IBM宣布用最新工艺制造5纳米芯片

    IBM日前在日本京都宣布，该公司研究团队在晶体管的制造上取得了巨大的突破——在一个指甲大小的芯片上，从集成200亿个7纳米晶体管飞跃到了300亿个5纳米晶体管。据美国电气和电子工程师协会（IEEE）《光谱》杂志6日报道，这一出色表现有望挽救濒临极限的摩尔定律，使电子元件继续朝着更小、更经济的方向发展。

    目前最先进的晶体管是finFET，以芯片表面投射的载硫硅片翅片状隆起而命名，其革命性突破的关键在于，在三维结构而非二维平面上控制电流的传递。这种设计可应用于10纳米甚至7纳米节点芯片。但是，随着芯片尺寸越来越小，电流变得愈发难以关闭，即使使用这种先进的三面“门”结构，仍会发生电子泄漏。

    半导体行业一直致力于打造5纳米节点替代方案。IBM此次宣布的最新结构中，每个晶体管由三层堆叠的水平薄片组成，每片只有几纳米厚度，完全被栅极包围，能防止电子泄漏并节省电力，被称为“全包围门”结构。

    IBM的半导体技术和研究副总裁马克斯•凯尔表示，“我们认为新结构将成为继finFET之后的普遍结构”，它代表了晶体管的未来。

报道称，IBM公司用多年时间研究制造堆叠纳米芯片工艺技术和材料，此前流行的电子束光刻工艺对于批量生产而言过于昂贵，而即将投入生产的5纳米芯片，将使用工艺成本有所降低的极光紫外光刻技术。新型芯片虽然只有指甲大小，其上却能集成300亿个晶体管，在与10纳米芯片进行对比的测试中发现，在给定功率下，其性能可提升40%；在同等效率下，5纳米芯片可以节省74%电能。

    IBM计划与三星公司及全球制造商共同合作，生产5纳米节点测试芯片，并提供给全球客户，在未来几年内满足日益增长的市场需求，为自动驾驶、人工智能和5G网络的实现铺路。

    尽管如此，由于芯片行业面临着摩尔定律能否持续的不确定性，因此芯片设计者正在探索替代方案。近年来，芯片的重要发展来自于新的处理器架构，而不是在单位面积上集成更多晶体管。例如，GPU（图形处理单元）已成为“深度学习”技术主要的训练工具。谷歌则开发了专用处理器TPU（张量处理单元），目标是通过云计算平台运行深度学习软件。

来源： 科技日报、中国信息网