IBM試產5nm芯片：指甲蓋大小可容納300億 - 3C

IBM試產5nm芯片：指甲蓋大小可容納300億晶體管
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當前商用晶體管柵極大小在 10nm 左右，但是 IBM 早已開始了 7nm、甚至 5nm 工藝的研
究。不過為了製造 5nm 芯片，IBM 也拋棄了標準的 FinFET 架構，取而代之的是四層堆
疊納米材料。於是在指甲蓋大小的芯片面積裡，即可塞下大約 300 億個晶體管，且能耗
與效率都得到了保證。自 1970 年代以來，芯片行業在摩爾定律的加持下發展了幾十年（
每隔兩年、芯片晶體管數翻一番），但近年來遇到了一些瓶頸。

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在紐約生產設施內測試的 5nm 芯片晶圓

在消費電子領域，14nm 芯片仍屬於比較先進的標準，不過英特爾和三星的 10nm 工藝也
已經向高端市場殺進。

研發方面，各公司也沒有停下腳步，比如早在 2015 年，IBM 就攜手 Global Foundries
和三星試產了一款 7nm 芯片。

該原型在指甲蓋大小的面積裡，塞進去了大約 200 億個晶體管。得益於新工藝和新材料
，其有望在 2019 年投入商用。

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IBM 研究院 5nm 晶體管掃瞄圖，其由堆疊硅納米材料製成。

不過現在，IBM 公佈了他們的下一步計畫，將單個柵極的直徑進一步縮減到 5nm，在同等
面積下可擠下額外的 100 億晶體管。儘管當前製造技術有潛力縮減至 5nm，但研究團隊
還是選擇開發一種全新的架構。

自 2011 年以來，半導體行業採用 FinFET（鰭式場效應晶體管）工藝已有多年。恰如其
名，它的樣子有點像魚鰭，三個載流通道被一個絕緣層所包圍，但是這項技術也已接近可
以縮小到的工藝極限。

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研究員 Nicolas Loubet 手持一片新型 5nm 芯片晶圓

IBM 團隊表示，繼續縮減 FinFET，並不會對性能提升有太大的幫助。有鑑於此，他們在
5nm 芯片上採用了堆疊式硅納米層，一次可向四個柵極發送信號（而不像 FinFET 那樣
一次只能向三個柵極發射）。

借助極紫外線光刻技術，他們可以在晶圓上繪製出更小的細節。與當前技術相比，它不僅
光波能量高出許多，還支持在製造過程中持續調節芯片的功耗和性能。

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與當前 10nm 芯片相比，5nm 原型芯片在額定功率下的性能可提升 40%，或在匹配性能下
降低高達 75% 的能耗。

未來我們有望見到更多更小、更強大、更有效率的電子設備，不過當前 10nm 也才商用不
久，7nm 要等到 2019，5nm 也還得再多等上幾年。

[編譯自：New Atlas , 來源：IBM]

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