IBM搞出了2nm的芯片，一片指甲蓋大小就能塞500億個晶體管_風聞

本文原創於微信公眾號：差評  作者：差評君

　　今天差評君想和大家嘮嘮芯片。

　　1971 年，英特爾研製出了世界上第一款為微處理器Intel 4004，它的誕生標誌着 CPU 作為集成電路，正式登上了歷史舞台。

　　當時這枚芯片的尺寸為 3mm × 4mm 的大小，上面一共集成了 2300 個晶體管，左右一共 16 個針腳，採用的是10 微米製程。

　　別説，長相還挺萌。。。▼

　　儘管它的主頻只有 108 KHz ，只能進行 4 位的運算，但是論起輩分來，它可是現在所有 CPU 的鼻祖。

　　4004 的設計圖▼

　　差評君為什麼會突然聊到它呢？

　　因為在昨天， IBM 發佈了世界上第一款 2 納米制程的芯片。

　　相比它的祖先，這玩意兒每平方毫米麪積上的晶體管數量平均下來是3.3 億個，在指甲大小的芯片中，一共容納了500 億個晶體管。

　　從10 微米到2 納米，晶體管數量從幾千個到幾億個，短短四十年間，半導體技術的發展，全都濃縮在了這塊小小的芯片上。

　　知道你能塞，沒想到你這麼能塞，還連續塞了 50 年。。。

　　平面塞不下了，就把整體排布從平面轉向立體，技術升級過後，繼續塞。

　　不過話説回來，塞晶體管提升 CPU 性能，也是要遵守基本法的。

　　對於半導體行業來説，這個基本法就是英特爾創始人戈登摩爾在 1965 年提出著名的 “ 摩爾定律 ” 。

　　“ 芯片中集成晶體管的數量大約每 24 個月增加一倍。 ” 

　　説是定律，但本質上 “ 摩爾定律 ” 是根據摩爾自身的行業經驗做出的一種推測，並不是什麼定理。

　　可怕的是，整個半導體行業還真就在這條推測上發展了半個世紀。

　　這期間有無數的人認為 “ 摩爾定律 ” 要死了，芯片產業要遇到瓶頸了，沒想到，它不聲不響已經來到了 2nm 。

　　而這次 IBM 在 2nm 製程的芯片上用了一種叫 GGA （ Gate All Around ）環繞式柵極的技術。

　　這項技術最早是由三星先採用的，分為納米線和納米片結構，好處是能解決原先 5nm 工藝中遇到的漏電情況。

　　IBM 用的是左上的納米片結構，右上為傳統的 FinFET 結構▼

　　簡單來説，這項技術讓晶體管之間的密度更高，空間優化處理的更好，從而帶來更強的算力。

　　那 2nm 芯片除了晶體管之間的間隙變小之外，性能到底提升了多少呢？

　　根據 IBM 官方的説法，拿 2nm 對比發揮同樣性能 7nm 製程芯片，它只需要用到 7nm 芯片 25% 的能耗。

　　反過來説，在與 7nm 芯片相同的功耗下， 2nm 能提升 45% 的性能。

　　2nm 具體的應用場景涵蓋了服務器、人工智能、 5G 、 6G甚至是量子運算， IBM 對它的期望值非常之高。

　　它到底有多頂呢？打個比方來説，如果這個芯片搭載到手機上，在電池大小不變的情況下，能增強 3 倍的續航。

　　理論上原本一天一充的手機，可以做到四天一充。

　　嗯？還有這種好事？

　　這把差評君給看一激靈，手機性能變強的同時，續航還能長出這麼多，直接夢迴超長續航待機一週的功能機時代，體驗的卻是智能機的性能。。。

　　當然，現在這也只是嘴上説説，真正要把芯片應用到手機上，還會受到手機其他因素的影響和牽制，相對來説沒那麼理想。

　　比如耗電大户屏幕▼

　　2nm 光是性能的噱頭，廠商們不超頻拉個性能，那肯定是説不過去的，目前沒有一家手機公司，會因為追求續航而放棄硬件性能。

　　看看今年 5nm 驍龍 888 的發熱就知道了，嘖嘖嘖，慘不忍睹。

　　而且這玩意兒要量產，也不知道要等到猴年馬月。

　　説起來，這次 2nm 的技術，既不是三星，也不是台積電，而是看似八竿子打不着的 IBM 。

　　你不是在搞量子計算機嗎，還有餘力整芯片？

　　其實這並不奇怪， IBM 一直都有研發團隊在做芯片。

　　他們有 ASML 的光刻機，卻只來做研發， IBM 很早就賣掉了自己的芯片生產線，不參與到芯片的生產環節。

　　不過弔詭的是， IBM 每次都能搶在傳統芯片製造商之前，設計出新制程的原型芯片來。

　　比如説 10nm 芯片是由他們在 2014 年研發出來的，到了 2017 年才量產， 5nm 芯片在 2015 年提出，到 2018 年量產。

　　只不過和其他量產芯片不一樣，這東西平時我們也見不到， IBM 生產的芯片都搭載在自己的服務器上。

　　而且我們要知道，造出芯片和量產芯片壓根不是一回事兒，一個芯片從設計到批量生產，還得看代工廠的水平。

　　舉個例子吧，這 2nm 芯片讓英特爾設計，也搞得出來，但你讓它量產，他只拿得出 14nm+++++ 。。。

　　畢竟在量產過程中的良率、工藝方面等關鍵技術，可不是芯片設計方能搞定的。

　　説句題外話，現在看來英特爾現在面臨的情況，可不止兩塊麪包夾芝士了，不算 IBM ，至少有四塊。。。

　　那就奇怪了， IBM 花心思去搞芯片不搞量產，就是圖一樂？就是玩兒嗎？

　　當然不是，對於一家科技企業來説，能制定行業標準可比製造芯片本身要關鍵多了。

　　IBM 先推出了這項技術，自然會引得其他科技公司來合作，到時候整個技術轉讓，躺着賺錢它不香嗎？

　　另一方面， IBM 也急需整個活來拉伸一下自家的股價，量子計算機這麼燒錢的項目耗着，總不能一直虧錢不是？

　　哎，適時推個成果出來，拉一下股價，順便給股東一個交待，該燒繼續燒。

　　宣佈 2nm 的消息之後， IBM 的股價漲了 2% ，但好像又跌回來了。。。

　　總的來説， IBM 這次的 2nm 芯片，秀肌肉的意義會大一些，對於他們來説，確保量子計算機的開發才是重中之重。

　　上個月底， IBM 計劃在德國安裝一台全新的 Q System One 量子計算機。

　　他們希望能解決長久以來困擾他們的量子傳輸和量子通信等問題，將量子數據傳輸投入到實際應用中。

　　這要是成了，現在芯片的算力恐怕要全部重新計算了。

　　再回到上面 “ 摩爾定律 ” 的問題上，芯片真的會有進化不了的一天嗎？

　　其實嚴格一點的話，摩爾定律已經接近了極限，但人們對於技術的想象力是無限的。

　　最早人們對摩爾定律的追求是建立在追求製程的基礎上，鋪設大量晶體管的，而後來研製出了用從平鋪轉變為立體的形式，繞開製程繼續增加了晶體管。

　　以前的工程師想不到我們能這麼幹，古代人也想不到我們能在這麼小的芯片上鋪設這麼精細的電路。

　　人類在工藝方面的想象力是無限的，差評君奶一口摩爾定律起碼還能再戰十年！