今天,IBM造出了全球第一颗2nm工艺的半导体芯片的消息,在半导体圈和IT圈都已经刷屏了。毕竟,根据IBM所公开的信息,该2nm芯片的晶体管密度(MTr/mm2,每平方毫米多少百万颗晶体管)为333.33,几乎是台积电5nm的两倍,也比外界预估台积电3nm工艺的292.21 MTr/mm2要更高。

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无数的媒体和专业人士都在惊叹IBM在推进半导体制程方面所取得的突破性成就。

不过也有吃瓜群众表示不理解,为什么不是台积电,也不是三星,这些已经掌握了5纳米技术的芯片制造大厂首次将芯片制程推进到2纳米?

甚至有人用嘲笑的语气表示,IBM这是放了颗卫星吧?连自己的芯片工厂都卖给格罗方德(Global Foundry)的公司,还能在半导体制造领域有这么大的创新能力?

那这些网友可能就对IBM在半导体领域的成就和创新突破不了解了吧?事实上,正如很多专业人士所了解的,在全球半导体工业发展的历程中,IBM也无愧于蓝色巨人的角色,它曾经推出多项突破性的半导体技术,对于半导体产业的发展作出了巨大贡献:

下面,就让我们简单回顾一下IBM在半导体领域所取得的开创性的创新吧。

1966年:发明单晶体管DRAM

我们熟悉的DRAM内存芯片就有着IBM的巨大贡献。在1966年,IBM的科学家RobertDennard灵感咋现,发明了单晶体管DRAM,随后的1970年,英特尔公司采用三晶体管单元设计方法推出了容量为1KB的DRAM芯片,并获得了巨大的商业成功,随后美国日本等多家芯片制造商使用IBM科学家的单晶体管构想制造出了4KB以及以上的DRAM芯片,一直到现在数Gb容量的DRAM芯片,一直伴随着我们在信息世界的应用。

1982年:准分子激光光刻

在1982年,IBM的科学家Kanti Jain提出了“excimer laser lithography(准分子激光光刻)”技术,这是一项开创性的构想。,直到现在,准分子激光光刻机器(步进和扫描仪)被不断更新换代,依然在全球集成电路制造中得到广泛使用。在过去的将近40年中,准分子激光光刻技术一直是摩尔定律持续推进的关键因素,也成就了ASML这样的光刻机巨头。

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1994年:硅锗芯片制造技术

在1994年,屡有创新的IBM研究院获得了硅锗半导体芯片制作专利。经过IBM专家的实验,硅锗半导体更容易获得,也能够提升当时集成电路的速度和通用性。通过硅锗材料制成的芯片能够更好地提升频率,提升性能,从而让芯片制造商制造出更为低价、体积更小、能效更高的芯片,让芯片在无线行业的应用获得了可能,直到现在,硅锗材料的芯片依然是主流。

1997年:铜互联技术

在1997年,IBM的研究院又立功了。这次是宣布研发成功铜互连技术来制造芯片,这能够比使用铝互联技术让芯片获得更为优异的性能,能够让芯片更快、更小、更廉价。与铝互联技术相比,铜线导电电阻低大约40%,这就使得微处理器的速度能再提高15%。

在IBM宣布铜互连技术取得成功之后,各个厂商不断跟进,更小、更高效的芯片技术得以不断被开发,其中重要的原因就是铜互连技术的成功研发,一直到目前为止,铜互连技术依然是芯片制造中应用最为广泛的技术,铜也继续是芯片设计与制造的最根本材料。

2004年:浸没式光刻技术

在2004年的12月,IBM宣布在全球首次采用浸没式光刻(Immersion Lithography)这项新的制造技术,这是一项可以使芯片尺寸做得更小的技术,从而可以用来生产制程水平更高的芯片。

所谓浸没式光刻技术是区别于传统光刻技术的一项技术。在传统的光刻技术中,其镜头与光刻胶之间的介质是空气,而所谓浸没式技术是将空气介质换成液体。实际上,浸没式技术利用光通过液体介质后光源波长缩短来提高分辨率,其缩短的倍率即为液体介质的折射率。

当然,作为IT产业一直以来的先行者之一,蓝色巨人IBM在半导体领域的创新和突破还有很多,比如说,绝缘硅片技术(Silicon onInsulator technolog)、多核微处理器(multi core microprocessors)、高 k 栅电介质(High-k gate dielectrics)、嵌入式 DRAM(embedded DRAM) 和 3D 芯片堆叠(3D chip stacking)等等,笔者在这里只选取了有代表性的几项技术。

事实上,根据媒体的表述,在此次2纳米制程研发成功之前,IBM也是率先造出7纳米(2015年)和5纳米(2017年)芯片的厂商,只不过现在率先将7纳米和5纳米推向商用的,是三星和台积电,与IBM紧密合作的格罗方德并没有能够跟上脚步。

此次IBM宣布2纳米芯片制造工艺研发成功,格罗方德是否会直接跳过7纳米和5纳米,在2纳米制程工艺领域,与三星、台积电厮杀呢?

也许,这也是一种可能。