摩爾定律,有救了?
IBM推出全球首款0.7 奈米晶片製程節點,指甲蓋大小的晶片上整合近1000億個電晶體,密度達到2奈米晶片的兩倍。
此前台積電最先進製程為2nm,已多年難以更進一步。
英偉達CEO黃仁勳曾多次宣稱摩爾定律已死,現在終於有了轉機。
0.7奈米,即7艾米,人類製造的電晶體首次突破1奈米門檻,逼近單一原子的尺度(0.1-0.5奈米)。
與2奈米製程相比,可讓性能提升50%,或能源效率提升70%,二選一。
奈米堆疊架構登場
實現這項突破的核心,是IBM的「奈米堆疊」(NanoStack)架構,業界首個基於奈米片的三維垂直堆疊晶體管設計。
要理解NanoStack,需要先回顧晶片架構這幾年走過的路。
在7奈米和10奈米時代,主流方案是FinFET鰭式電晶體,閘極從三麵包覆通道來控制電流。到了5奈米以下,FinFET的漏電問題日益嚴重,撐不住了。
IBM在2017年推出全環繞閘極(GAA)奈米片技術,閘極從四面完全包覆水平堆疊的奈米片通道,靜電控制能力大幅增強。這成了其2奈米晶片的技術基礎,也被台積電、三星等主流廠商跟進採納。
2021年底,IBM又與三星聯合發布VTFET垂直傳輸場效電晶體,把電流方向從水平改為垂直,模擬數據顯示,相比同尺寸FinFET方案性能翻倍或能耗降低85%。
這次的NanoStack是上述路線的進一步延伸。
它的做法是:
取兩片帶有奈米片電晶體的晶圓,將其中一片倒扣在另一片上方,透過超薄介電鍵合黏合,形成垂直互聯的三維結構。每一層可以使用不同的材料組合,n型和p型電晶體各自獨立最佳化,互不干擾。
IBM已在實驗室中完成了驗證,CMOS整合、雙通道工程能力展示、以及功能完整且開關性能符合預期的CMOS反相器,確認該技術可實際製造並支援真實運算。
在VLSI 2026大會上,IBM進一步展示了NanoStack在SRAM上的表現:面積縮減40%。 SRAM是晶片快取的核心組成部分,長期以來微縮難度極大,這項進展對AI晶片所需的高頻寬資料通路尤其關鍵。
“沒人想為電費買單”
IBM研究院負責晶片研發的副總裁Huiming Bu表示:每個人都要更高的效能,但沒人想為電費買單。
這正是當前AI算力競賽面臨的現實,AI晶片的能耗已從技術問題演變為基礎設施問題,部分資料中心專案因無法獲得足夠的電力供應而出現建設延期。
0.7奈米技術提供的70%能源效率提升,直接對應了此需求。
不過,IBM本身已不再製造和銷售晶片。它在紐約州奧爾巴尼的研發中心開發製造製程技術,再授權給晶片廠商使用。
過去的被授權者包括三星和日本新成立的半導體公司Rapidus。 Huiming Bu拒絕透露0.7奈米技術的潛在客戶。
在競爭方案上,比利時研究機構Imec正在推進另一種三維架構方案,透過逐層堆疊建構電晶體結構,已吸引多家晶片製造商的注意。
對於量產,IBM給出的時間表是:NanoStack技術最早在未來5年內實現量產。
IBM的半導體路線圖預測,借助NanoStack架構,晶片微縮至少還能延續十年。
讀報知天下事:0.7nm製程晶片問世!摩爾定律又活了

