IBM 2nm
IBM Research

IBM 宣稱自己打造了世界首個「2nm 製程」的晶片,大幅推進了當前晶片生產技術的前沿。不過現代所謂的「幾奈米」早已因為晶片由 2D 平面向著 3D 發展,而失去了過去比較零組件的最小尺寸的意義,更多只是一種「換代」的概念了。一個比較有意義的比較基準或許是單位面積的電晶體數目,在這裡 IBM 的 2nm 製程號稱在 150mm² 的面積中塞入了 500 億個電晶體,平均每平方公厘是 3.3 億個。做為比較,台積電和三星的 7nm 製程大約在每平方公厘是 9,000 萬個電晶體左右,三星的 5LPE 為 1.3 億個電晶體,而台積電的 5nm 則是 1.7 億個電晶體。

據 IBM 的說法,其 2nm 架構可以在與現有的 7nm 相同的性能下,使用 25% 的電力,也就是說放到現代手機中的話,可能四天才需要充一次電。又或者,它也能在與現有的 7nm 相同的能耗下,增加 45% 的性能,在筆電、自駕車等較不在意電力的場景下,可能帶來更高的運算力。其他包括資料中心、太空探索、人工智慧、5G、6G,乃至於量子運算都可能在受惠之列。

當然,公佈製程試製成功,和能量產依然是兩碼事,IBM 自己 2015 年就宣佈試製 7nm 製程成功,但一直到去年八月才有第一個商用化產品出現。因此 IBM 這裡宣示的意味是比較濃厚,何時能有產品推出又是另一回事了。

目前量產的製程技術中,領先的是台積電的 5nm,由蘋果的 M1A14 晶片及華為的 Kirin 9000 所用,次之為 Samsung 的 5LPE,用在 Snapdragon 888 晶片上,再來就是兩間公司應用廣泛的 7nm 製程技術了。自然,所有人也都努力向著更高密度的晶片推進中,其中台積電的 4nm 與 3nm 預計明年量產,而 2nm 也已經取得了關鍵性的突破,離 IBM 並不遠。反倒是 Intel 的 7nm 製程晶片(Intel 的製程技術電晶體密度較高,因此約略介於台積電的 5nm 與 4nm 之間)要等到 2023 年才投產,還是慢了一步了。