摘自2021年05月12日[科技日报]
日前，IBM正式发布2纳米芯片制造技术。该公司并称，“该技术可以使芯片速度比许多笔记本电脑及手机所使用的主流7纳米芯片提升多达75%。
据相关专家透露，目前，5纳米芯片只用在苹果iphone12等高端手机，而5纳米以下的下一个技术节点为3纳米 。
因此，此次IBM发布2nm芯片制造技术，引起业界高度关注与热议。
摩尔定律到底还能持续多久？纳米芯片主要用途在哪里？提高芯片制程最大障碍是什么？未来的极限在哪儿？5月12日，科技日报记者就相关问题采访产业内专家。
未来芯片发展是成本和技术的比较合理匹配关系
“芯片是将分立器件以半导体工艺的方式制备在衬底上，并以封装的形式提供给用户使用。芯片的先进程度，通常以制备芯片的半导体工艺的特征尺寸（最小线宽或栅极最小宽度）来描述的。”常州信息职业技术学院 电子工程学院 华迪博士说。
华迪介绍，以最近IBM率先发布的2nm芯片为例，芯片上最小的晶体管“等效”栅极宽度为2nm。当今主流的半导体工艺是FinFET工艺，从3nm芯片开始，GAA（环绕式栅极技术晶体管）有望成为下一代半导体工艺。
摩尔定律是指当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪，摩尔定律理论上而言也只是观测或推测，而不是一个物理或自然的法则。
从理论上说，可以做到1nm的芯片或者更小，但是成本会成倍增加。在华迪看来，未来芯片发展是成本和技术的比较合理匹配关系，但不是技术的瓶颈或极限。
芯片制程的极限假设都是立足于同等材料硅晶体
“早在2014年，IBM将其芯片制造部门出售给了GlobalFoundries，IBM本身不具有规模化生产芯片的能力。IBM发布的2纳米芯片或为实验室样品，或是与三星公司合作研发的样品。”华迪说，尽管IBM发布了2nm芯片制造技术，但真正推向市场，仍需要经过几年时间。
华迪认为，IBM的这颗2纳米芯片，今后很可能应用于公司的云服务器当中，从而提升该数据中心的计算能力。在世界主流芯片生产企业，3nm及以下工艺尚处于研发阶段。即便研发成功后，芯片高昂的价格也限制了其应用领域，初步运用于数据中心、人工智能和自动驾驶等对性能有极高需求的场景中。
华迪告诉记者，从芯片制造工艺的发展历程来看，提高芯片制程的最大障碍在于极高的工艺难度和昂贵的价格，极高的工艺难度又造成了低的芯片良品率。
总的来看，目前的技术储备（包括材料科学等基础研究）依旧足够人们利用现有的工艺和设备演进至2nm甚至1nm时代。
至于未来的发展，通过在现有晶体管原理的基础上改进芯片制程，芯片性能的提升速度会越来越慢了。
“从技术上来看，芯片制程的极限假设都是立足于硅基半导体物理的预测，今后或采用石墨烯晶体管、光芯片等新技术，可能芯片未来的发展又会迈入新的征程。”华迪说。
