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IBM搞出了2nm的芯片,一片指甲盖大小就能塞500亿个晶体管。

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  今天差评君想和大家唠唠芯片。

  1971 年,英特尔研制出了世界上第一款微处理器Intel 4004 ,它的诞生标志着 CPU 作为集成电路,正式登上了历史舞台。

  当时这枚芯片的尺寸为 3mm × 4mm 的大小,上面一共集成了 2300 个晶体管,左右一共 16 个针脚,采用的是10 微米制程。

  别说,长相还挺萌。。。▼


  尽管它的主频只有 108 KHz ,只能进行 4 位的运算,但是论起辈分来,它可是现在所有 CPU 的鼻祖。

  4004 的设计图▼


  差评君为什么会突然聊到它呢?

  因为在昨天, IBM 发布了世界上第一款等效 2 纳米制程的芯片。


  相比它的祖先,这玩意儿每平方毫米面积上的晶体管数量平均下来是3.3 亿个,在指甲大小的芯片中,一共容纳了500 亿个晶体管。


  从10 微米2 纳米,晶体管数量从几千个几亿个,半导体技术的发展,全都浓缩在了这块小小的芯片上。

  知道你能塞,没想到你这么能塞,还连续塞了 50 年。。。

  平面塞不下了,就把整体排布从平面转向立体,技术升级过后,继续塞。

  不过话说回来,塞晶体管提升 CPU 性能,也是要遵守基本法的。

  对于半导体行业来说,这个基本法就是英特尔创始人戈登摩尔在 1965 年提出著名的 “ 摩尔定律 ” 。


  

“ 芯片中集成晶体管的数量大约每 24 个月增加一倍。 ”

  说是定律,但本质上 “ 摩尔定律 ” 是根据摩尔自身的行业经验做出的一种推测,并不是什么定理。

  可怕的是,整个半导体行业还真就在这条推测上发展了半个世纪。

  这期间有无数的人认为 “ 摩尔定律 ” 要死了,芯片产业要遇到瓶颈了,没想到,它不声不响已经来到了 2nm 。

  而这次 IBM 在 2nm 制程的芯片上用了一种叫 GAA ( Gate All Around )环绕式栅极的技术。


  这项技术最早是由三星先采用的,分为纳米线纳米片结构,好处是能解决原先 5nm 工艺中遇到的漏电情况。

  IBM 用的是右下的纳米片结构,右上为传统的 FinFET 结构▼


  简单来说,这项技术让晶体管之间的密度更高,空间优化处理的更好,从而带来更强的算力。

  那 2nm 芯片除了晶体管之间的间隙变小之外,性能到底提升了多少呢?

  根据 IBM 官方的说法,拿 2nm 对比发挥同样性能 7nm 制程芯片,它只需要用到 7nm 芯片 25% 的能耗。

  反过来说,在与 7nm 芯片相同的功耗下, 2nm 能提升 45% 的性能。


  2nm 具体的应用场景涵盖了服务器、人工智能、 5G 、 6G 甚至是量子运算, IBM 对它的期望值非常之高。

  它到底有多顶呢?打个比方来说,如果这个芯片搭载到手机上,在电池大小不变的情况下,能增强 3 倍的续航。

  理论上原本一天一充的手机,可以做到四天一充。

  嗯?还有这种好事?

  这把差评君给看一激灵,手机性能变强的同时,续航还能长出这么多,直接梦回超长续航待机一周的功能机时代,体验的却是智能机的性能。。。

  当然,现在这也只是嘴上说说,真正要把芯片应用到手机上,还会受到手机其他因素的影响和牵制,相对来说没那么理想。

  比如耗电大户屏幕▼


  2nm 光是性能的噱头,厂商们不超频拉个性能,那肯定是说不过去的,目前没有一家手机公司,会因为追求续航而放弃硬件性能。

  看看今年 5nm 骁龙 888 的发热就知道了,啧啧啧,惨不忍睹。

  而且这玩意儿要量产,也不知道要等到猴年马月。

  说起来,这次 2nm 的技术,既不是三星,也不是台积电,而是看似八竿子打不着的 IBM 。

  你不是在搞量子计算机吗,还有余力整芯片?

  其实这并不奇怪, IBM 一直都有研发团队在做芯片。

  他们有 ASML 的光刻机,却只来做研发, IBM 很早就卖掉了自己的芯片生产线,不参与到芯片的生产环节。


  不过吊诡的是, IBM 每次都能抢在传统芯片制造商之前,设计出新制程的原型芯片来。

  比如说 10nm 芯片是由他们在 2014 年研发出来的,到了 2017 年才量产, 5nm 芯片在 2015 年提出,到 2018 年量产。

  只不过和其他量产芯片不一样,这东西平时我们也见不到, IBM 生产的芯片都搭载在自己的服务器上。


  而且我们要知道,造出芯片和量产芯片压根不是一回事儿,一个芯片从设计到批量生产,还得看代工厂的水平。

  举个例子吧,这 2nm 芯片让英特尔设计,也搞得出来,但你让它量产,它只拿得出 14nm+++++ 。。。

  毕竟在量产过程中的良率、工艺方面等关键技术,可不是芯片设计方能搞定的。

  说句题外话,现在看来英特尔现在面临的情况,可不止两块面包夹芝士了,不算 IBM ,至少有四块。。。

  那就奇怪了, IBM 花心思去搞芯片不搞量产,就是图一乐?就是玩儿吗?

  当然不是,对于一家科技企业来说,能制定行业标准可比制造芯片本身要关键多了。

  IBM 先推出了这项技术,自然会引得其他科技公司来合作,到时候整个技术转让,躺着赚钱它不香吗?

  另一方面, IBM 也急需整个活来拉伸一下自家的股价,量子计算机这么烧钱的项目耗着,总不能一直亏钱不是?

  哎,适时推个成果出来,拉一下股价,顺便给股东一个交代,该烧继续烧。

  宣布 2nm 的消息之后, IBM 的股价涨了 2% ,但好像又跌回来了。。。


  总的来说, IBM 这次的 2nm 芯片,秀肌肉的意义会大一些,对于他们来说,确保量子计算机的开发才是重中之重。

  上个月底, IBM 计划在德国安装一台全新的 Q System One 量子计算机。


  他们希望能解决长久以来困扰他们的量子传输和量子通信等问题,将量子数据传输投入到实际应用中。

  这要是成了,现在芯片的算力恐怕要全部重新计算了。

  再回到上面 “ 摩尔定律 ” 的问题上,芯片真的会有进化不了的一天吗?

  其实严格一点的话,摩尔定律已经接近了极限,但人们对于技术的想象力是无限的。

  最早人们对摩尔定律的追求是建立在追求制程的基础上,铺设大量晶体管的,而后来研制出了用从平铺转变为立体的形式,绕开制程继续增加了晶体管。

  以前的工程师想不到我们能这么干,古代人也想不到我们能在这么小的芯片上铺设这么精细的电路。

  人类在工艺方面的想象力是无限的,差评君奶一口摩尔定律起码还能再战十年!


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