IBM的5納米工藝晶片預計2020年量產

IBM研究所科學家展示5納米晶片晶圓

6月6日早間消息，在開發了全球首個7納米晶片的兩年之後，IBM宣布，該公司已取得技術突破，利用5納米技術製造出密度更大的晶片。

這種晶片可以將300億個5納米開關電路集成在指甲蓋大小的晶片上。

作為對比，同樣大小的7納米晶片可以集成200億個電晶體。

簡單來說，晶片上的電晶體越密集，電晶體之間的信號傳遞速度就越快。

IBM表示，隨著電晶體密度的增加，5納米晶片相對於10納米晶片可以實現40%的性能提升，或是將功耗降低75%。

IBM使用了一種新型電晶體，即堆疊矽納米板，將電晶體更緻密地封裝在一起。

納米板電晶體通過4柵極去發射電子，這與當前通過3柵極發射電子的FinFET電晶體不同。

FinFET最初出現在22納米和14納米晶片中，預計在7納米晶片中仍將繼續得到使用。

IBM研究院半導體技術研究副總裁穆克什·凱爾（Mukesh Khare）表示，晶片行業正在努力突破FinFET的設計，因為這種設計無助於集成電路規模的進一步擴大。

隨著晶片設計人員嘗試集成更多的電晶體，晶片正面臨電晶體泄露的問題。

凱爾指出：「從幾何學上來說，FinFET無法再繼續擴大規模。

」

IBM研究納米板電晶體技術已有十餘年時間。

該公司使用「極端紫外線」光刻技術來製造納米板電晶體，同樣的工藝也應用在IBM的7納米測試晶片中。

IBM與Global Foundries和三星合作展開了5納米晶片的研究。

這一合作組織在2017年日本的VLSI技術和電路大會上公布了這款晶片。

IBM不會生產這種晶片，生產工作由Global Foundries和三星負責，而這兩家公司也可以選擇獲得5納米工藝的授權。

預計5納米晶片將在2020年左右開始大規模量產。

目前的晶片工藝仍停留在10納米階段。

例如，高通最新的驍龍835處理器就是使用三星10納米工藝的首批晶片之一。

三星最新的Galaxy S8智慧型手機搭載了這款晶片。

儘管IBM發布了5納米晶片工藝，但晶片行業仍面臨巨大的困難，以跟上摩爾定律的預測。

不過，IBM的5納米工藝至少指出了晶片行業在2020年之前的發展方向。

凱爾表示：「摩爾定律不斷受到挑戰，因為跟上摩爾定律並不容易。

這需要不斷取得基礎性的突破。

這種新的電晶體將幫助晶片行業繼續發展，產生摩爾定律所預測的經濟價值。

」

儘管如此，由於晶片行業面臨著摩爾定律能否持續的不確定性，因此晶片設計者正在探索替代方案。

近年來，晶片的重要發展來自於新的處理器架構，而不是在單位面積上集成更多電晶體。

例如，GPU（圖形處理單元）已成為「深度學習」技術主要的訓練工具。

谷歌則開發了專用處理器TPU（張量處理單元），目標是通過雲計算平台運行深度學習軟體。

知名科技行業分析師派屈克·莫爾海德（Patrick Moorhead）表示：「摩爾定律自誕生以來一直在衰落，但直到最近才無法跟上每兩年電晶體密度翻番的節奏。

行業正在使用GPU、DSP、FPGA和ASIC來應對異構計算需求。

」

他表示：「向5納米工藝的發展非常重要。

因為所有計算，包括異構計算，都需要這種技術來提高效率或性能。

」

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