芯片制程技术从3nm走向了2nm

IBM于纽约时间5月6日在其官网宣布制造出世界上第一颗2nm芯片，揭开了半导体设计和工艺方面的突破。

IBM预计与当今最新一代的AMD最新一代CPU和GPU所采用的最先进的7nm芯片相比，2nm芯片将实现提高45%的性能或降低75%的功耗。该芯片的制造者为IBM奥尔巴尼研究室（IBM Research Albany），该实验室与三星和英特尔签署了联合技术开发协议，商定合作使用IBM的芯片制造技术。目前担任IBM混合云研究副总裁的MukeshKhare带领其完成了2纳米技术的突破。

在这个芯片上，IBM用上了一个被称为纳米片堆叠的晶体管，它将NMOS晶体管堆叠在PMOS晶体管的顶部，而不是让它们并排放置以获取电压信号并将位从1翻转为零或从0翻转为1。这些晶体管有时也称为gateallaround或GAA晶体管，这是当前在各大晶圆厂被广泛采用的3D晶体管技术FinFET的接班人。

FinFET晶体管将晶体管的源极和漏极通道拉入栅极，而纳米片将多个源极和漏极通道嵌入单个栅极以提高密度。

IBM采用2纳米工艺制造的测试芯片，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。在IBM的这个实现方案下，纳米片有三层，每片的宽度为40纳米，高度为5纳米。（注意，这里没有测量的特征实际上是在2纳米处。

2纳米芯片的制造还包括首次使用所谓的底部电介质隔离，它可以减少电流泄漏，因此有助于减少芯片上的功耗。重要的是，IBM这个芯片上的所有关键功能都将使用EUV光刻技术进行蚀刻，IBM也已经弄清楚了如何使用单次曝光EUV来减少用于蚀刻芯片的光学掩模的数量。

这样的改善带来的最终结果是，制造2纳米芯片所需的步骤要比7纳米芯片少得多，这将促进整个晶圆厂的发展，并可能也降低某些成品晶圆的成本。与当前将使用在Power10芯片的7纳米制程相比，这种2纳米制程有望将速度提高45%或以相同速度运行，将功耗降低75%。

本文整合自：Ai芯天下、OFweek

责任编辑：符乾江