在下一代制程競(jìng)爭(zhēng)中，IBM宣布拔得頭籌，成功推出世界上第一組2納米芯片制程。

與目前的7納米制程相比，該技術(shù)預(yù)計(jì)可提升芯片45%的性能，并降低75%的能耗。這意味著，2納米芯片將成為迄今為止最小、功能最強(qiáng)大的芯片，其潛在優(yōu)勢(shì)包括，將手機(jī)電池壽命延長(zhǎng)近四倍，提升筆記本電腦的性能，并有助于加快自動(dòng)駕駛汽車的物體檢測(cè)和反應(yīng)時(shí)間。由于可以降低能耗，2納米芯片還可以減少數(shù)據(jù)中心的碳足跡。

一直以來(lái)，通過(guò)提高芯片制程來(lái)提升芯片性能，是半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)迭代重點(diǎn)。其原理是在不改變芯片體積的情況下，增加晶體管的數(shù)量，而晶體管就是處理數(shù)據(jù)的核心。IBM稱介紹稱，一個(gè)指甲大小的2納米芯片就能容納多達(dá)500億個(gè)晶體管，每條晶體管的體積相等于兩條DNA鏈。

和目前主流FinFET架構(gòu)不同，IBM 2納米芯片采用的是Nanosheet(納米片，又稱環(huán)繞式結(jié)構(gòu)GAA)架構(gòu)，每個(gè)晶體管都由三層水平堆棧的納米級(jí)硅片組成。

就此而言，IBM率先發(fā)表的2納米制程芯片及生產(chǎn)技術(shù)仍位居全球領(lǐng)先位置。對(duì)于可能會(huì)有的漏電問(wèn)題，IBM表示可以克服。

在目前的先進(jìn)制程競(jìng)爭(zhēng)中，臺(tái)積電與三星都已經(jīng)進(jìn)入5納米制程階段，而接下來(lái)也將陸續(xù)推進(jìn)4納米及3納米，以及2納米制程。英特爾則會(huì)從現(xiàn)有10納米制程推進(jìn)7納米階段，其中因?yàn)橛⑻貭栐谥瞥桃?guī)格定義上的晶體管密度較臺(tái)積電及三星的定義更高，因此英特爾的7納米制程約會(huì)介于臺(tái)積電的5納米至4納米之間，但目前至少要等到2023年才會(huì)正式投產(chǎn)。

日本將與美國(guó)合作，最早2025年度在國(guó)內(nèi)啟動(dòng)2納米生產(chǎn)基地，以便加入下一代芯片技術(shù)商業(yè)化的競(jìng)賽。

美、日兩國(guó)企業(yè)將依據(jù)雙邊芯片技術(shù)伙伴關(guān)系互相提供支持，進(jìn)行設(shè)計(jì)和量產(chǎn)研究。據(jù)報(bào)道，雙方可共同創(chuàng)立新公司，或是由日本企業(yè)設(shè)立新的生產(chǎn)基地，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省補(bǔ)助部分研發(fā)成本及資本支出。

雙方共同研究最快于今年夏天開(kāi)始，預(yù)計(jì)2025年度至2027年度成立半導(dǎo)體研究和大規(guī)模生產(chǎn)中心。

2納米芯片將應(yīng)用于量子計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心和頂尖智能手機(jī)等產(chǎn)品，不僅能降低功耗、減少碳足跡，甚至跟國(guó)安息息相關(guān)，因?yàn)榭蓻Q定戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈等軍事硬件的性能

美國(guó)IBM、英特爾積極研發(fā)2納米芯片，而IBM去年已開(kāi)發(fā)出原型。日本部分，位于筑波市的日本全國(guó)先進(jìn)工業(yè)科學(xué)與技術(shù)研究正在主導(dǎo)一項(xiàng)合作項(xiàng)目，以開(kāi)發(fā)包括2納米的先進(jìn)制程技術(shù)，合作企業(yè)有日商?hào)|京威力科創(chuàng)、佳能、IBM、英特爾和臺(tái)積電。

此外，日本擁有信越化學(xué)、Sumco等強(qiáng)大的芯片材料制造商，美國(guó)則有半導(dǎo)體設(shè)備巨頭應(yīng)材，雙方合作有希望讓日本實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)2納米芯片的目標(biāo)，創(chuàng)建穩(wěn)定的半導(dǎo)體供應(yīng)。

目前先進(jìn)制程技術(shù)由臺(tái)積電處于領(lǐng)先地位，預(yù)計(jì)今年2納米廠開(kāi)始動(dòng)工，3納米芯片有望在今年稍晚時(shí)量產(chǎn)。

6月15日訊(編輯 史正丞)日本重回半導(dǎo)體行業(yè)巔峰的夢(mèng)想又有了最新的進(jìn)展。根據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，在日美合作機(jī)制框架下，日本本土的2納米芯片工廠最快將在2025財(cái)年投產(chǎn)，商業(yè)化速度與業(yè)界領(lǐng)先的臺(tái)積電、三星、英特爾處于同一水平。

據(jù)悉，在兩國(guó)政府的多項(xiàng)雙邊機(jī)制推動(dòng)下，日本和美國(guó)的私營(yíng)企業(yè)可能會(huì)組建合資公司，此外日本的本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也可能設(shè)立一個(gè)新的制造業(yè)中心，這部分的研發(fā)和資本支出也能獲得日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省真金白銀的補(bǔ)貼。

一般而言，更小的制程能夠在更小的能耗下提供更強(qiáng)的性能，2納米芯片被視為推出下一代量子電腦、數(shù)據(jù)中心和智能手機(jī)的關(guān)鍵一環(huán)。

目前臺(tái)積電的2nm晶圓廠預(yù)期在今年三季度開(kāi)工建設(shè)，并于2024年底投產(chǎn)。換帥后奮起直追的英特爾在今年四月宣布公司的18A制程(1.8納米)將提前至2024年底投產(chǎn)。三星此前曾表示2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)2nm制程。

雖然日本企業(yè)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域具有重要地位，但優(yōu)勢(shì)集中在與液體(流體)有關(guān)的化學(xué)材料和設(shè)備上。雖然本土也有瑞薩電子這樣的汽車半導(dǎo)體大廠，但主要產(chǎn)能局限在40納米，更先進(jìn)的制程則需要交給臺(tái)積電生產(chǎn)。

雖然臺(tái)積電和索尼已經(jīng)宣布在日本熊本縣合作建立“日積電”，不過(guò)這座新工廠的工藝制程局限在10-20納米。雖然能夠補(bǔ)上“關(guān)鍵芯片本土生產(chǎn)”的空缺，但有“一步到位”的機(jī)會(huì)日本顯然不會(huì)錯(cuò)過(guò)。

根據(jù)報(bào)道，日美雙方的聯(lián)合研發(fā)將在今年夏天開(kāi)始，研發(fā)和生產(chǎn)中心可能會(huì)在2025至2027財(cái)年中落成。今年五月，日美兩國(guó)政府已經(jīng)簽訂了半導(dǎo)體合作的基本框架，后續(xù)的細(xì)節(jié)將會(huì)在即將舉行的“2+2”經(jīng)濟(jì)官員會(huì)談中繼續(xù)討論。

在日本內(nèi)閣上周批準(zhǔn)的“新資本主義”日程表中，也提到在2030年前通過(guò)與美國(guó)的雙邊合作，建立設(shè)計(jì)和制造基地。

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所已經(jīng)在日本筑波市的實(shí)驗(yàn)室組織行業(yè)合作，研發(fā)先進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)所需的技術(shù)，其中也包括2納米制程，東京電子、佳能、IBM、英特爾和臺(tái)積電都有參與。

有消息稱，中科院經(jīng)過(guò)科學(xué)家的不懈努力，我國(guó)在芯片領(lǐng)域不斷取得突破，如我國(guó)自主研發(fā)的光刻機(jī)，為芯片自主生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近日，在中科院制造出2納米芯片，這一個(gè)級(jí)別的芯片全稱為垂直納米環(huán)珊晶體管。實(shí)際上就是硅-石墨烯-鍺基片。

一. 如果我國(guó)自主研發(fā)出光刻機(jī)2納米不是夢(mèng)

現(xiàn)在的問(wèn)題是我們還沒(méi)有研究出來(lái)2納米光刻機(jī)。但是，按照中芯國(guó)際的最新報(bào)道，中芯國(guó)際已經(jīng)成功繞過(guò)荷蘭ASML公司光刻機(jī)的專利，并能成功制造出7納米芯片，在今年年底即將量產(chǎn)。不得不說(shuō)這是個(gè)天大的好消息。

二. 光刻機(jī)與芯片的關(guān)系

應(yīng)該說(shuō)沒(méi)有匹配的2納米光刻機(jī)，再好的芯片，也就是基片也制造不出來(lái)2納米芯片。光刻機(jī)是把電子元器件，幾個(gè)億或幾十個(gè)億的電子元器件刻出來(lái)，這是最關(guān)鍵的一道工序。目前只有荷蘭ASML能生產(chǎn)的光刻機(jī)也在5納米制程上，可想而知，制造出2納米的光刻機(jī)，其技術(shù)難度難以想象。

2018年，中芯國(guó)際曾向荷蘭ASML公司訂購(gòu)兩臺(tái)光刻機(jī)，可直至今日，這兩臺(tái)光刻機(jī)依然不見(jiàn)蹤影，顯然荷蘭ASML公司已經(jīng)違約，但這家公司給出的原因是，未獲荷蘭政府批準(zhǔn)，不允許出口。相信明眼人都能知曉其中原因，其實(shí)政府不批準(zhǔn)并不是關(guān)鍵，關(guān)鍵是美國(guó)等西方國(guó)家想要卡住我們的脖子，封鎖我國(guó)的芯片技術(shù)。

三. 荷蘭ASML沒(méi)想到的事情發(fā)生了

這次中芯國(guó)際卻狠狠地打了ASML的臉，即使沒(méi)有你的光刻機(jī)，"中國(guó)芯"依然能夠?qū)崿F(xiàn)自主化生產(chǎn)。早在去年年底，中芯國(guó)際CEO梁孟松就對(duì)外宣布，目前中芯國(guó)際已經(jīng)成熟地掌握14nm工藝，并且將在2020年第一季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)每個(gè)月的產(chǎn)量能達(dá)到3K-4K枚，這個(gè)消息無(wú)疑讓中國(guó)的芯片行業(yè)振奮了起來(lái)，因?yàn)槿A為的麒麟710A芯片的工藝正是14nm，并且這款芯片正存在著代工缺口。

據(jù)梁孟松介紹稱，目前N+1工藝正在測(cè)試之中，這種工藝下的芯片有著非常好的性能，在N+1工藝的加持下，芯片功耗相比原來(lái)下降一半，SoC面積大幅縮減，測(cè)試數(shù)據(jù)表面，這種工藝已經(jīng)十分接近臺(tái)積電的7nm制程工藝了，也就是說(shuō)，中芯國(guó)際在沒(méi)有ASML光刻機(jī)的情況下，也完成了7nm芯片的生產(chǎn)。預(yù)計(jì)在今年年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

真的了不起，中芯國(guó)際好樣的。