Pierwszy na świecie czip 2 nm jest produkowany przez IBM

Firma IBM stworzyła 2-nm czip, który pozwoli „zmieścić 50 miliardów tranzystorów w przestrzeni mniej więcej wielkości paznokcia” – czy to wejście giganta na rynek podzespołów mobilnych?

Pierwszy na świecie czip 2 nm produkowany przez IBM (2021)

Jeśli chodzi o firmy, których podzespoły zasilają smartfony, nazwa IBM nie przychodzi na myśl. Dziś jednak firma Big Blue ogłosiła, że ​​stworzyła tranzystor dla węzła procesowego 2nm przy użyciu architektury urządzenia w postaci arkusza nanoszeregowego Gate-All-Around (GAA), która pozwoli IBM „zmieścić 50 miliardów tranzystorów w przestrzeni mniej więcej wielkości paznokcia”. Obecne najnowocześniejsze czipy, takie jak Apple A14 Bionic i Snapdragon 888, używają węzła procesowego 5 nm. Używając tego pierwszego jako przykładu, A14 Bionic mieści 134,09 miliona tranzystorów w milimetrze kwadratowym, w porównaniu z 89,97 miliona w A13 Bionic. Całkowita liczba tranzystorów umieszczonych wewnątrz A14 wynosi 11,8 miliarda w porównaniu z 8,5 miliarda zastosowanych w A13 Bionic.

IBM przedstawia pierwszy na świecie czip 2nm

Im większa liczba tranzystorów mieszczących się na przestrzeni milimetra kwadratowego, tym mocniejszy i bardziej energooszczędny jest ten czip. Od węzła procesowego 7 nm używanego w A11 Bionic i Snapdragon 865 do węzła 2 nm, o którym pisze IBM, wzrost wydajności wynosi 45% przy tej samej ilości mocy. Daje to 75% oszczędności energii przy tym samym poziomie mocy.

Czipy są wycinane z płytek, takich jak 11,8-calowy wafel używany w układach 5 nm – pierwszy na świecie czip 2 nm jest produkowany przez IBM.

Aby pomóc w upchaniu miliardów tranzystorów wewnątrz czipa, IBM stosuje ekstremalną litografię ultrafioletową (EUV – Extreme Ultraviolet Lithography), która generuje linie mniejsze niż światło widzialne. Te linie tworzą wzory, które będą używane do tworzenia obwodów. IBM wymienił również architekturę FinFET na GAA i, jak to ujęto, „Cztery «bramki» na tranzystorze umożliwiają przesyłanie doskonałych sygnałów elektrycznych przez inne tranzystory w układzie scalonym i między nimi”.

IBM twierdzi, że użycie chipa 2nm może zdziałać cuda, jeśli chodzi o żywotność baterii w smartfonach. Firma twierdzi: „Patrząc z perspektywy, procesory 2 nm stosowane w telefonach komórkowych mogą czterokrotnie wydłużyć żywotność baterii telefonów komórkowych wykorzystujących technologię procesową 7 nm, takich jak iPhone 11, Samsung Galaxy S10 i Google Pixel 5. Na podstawie średniego użytkowania oznacza to, że telefon musiałby być ładowany tylko raz na cztery dni ”.

A dla tych, którzy martwią się, że zbliżamy się do końca prawa Moore’a (obserwacji dokonanej przez współzałożyciela Intela, Gordona Moore’a, że ​​gęstość tranzystorów w chipach podwaja się co dwa lata), IBM Research twierdzi, że „kontynuuje badania możliwości skalowania do 1 nm i dalej”.

IBM twierdzi, że do wyprodukowania urządzeń węzłowych 2nm zostało jeszcze kilka lat i że w tym roku zadebiutuje pierwszy skomercjalizowany procesor 7 nm. Oczekuje się, że w przyszłym roku TSMC i Samsung Foundry rozpoczną masową produkcję czipów przy użyciu węzła procesowego 3 nm.

11,8-calowy wafel używany do chipów 2 nm
11,8-calowy wafel używany do chipów 2 nm (fot. IBM)

Fakt, że IBM wyprodukował pierwszy na świecie układ 2nm, jest dużym impulsem dla amerykańskiego przemysłu procesorów. W zeszłym roku największa na świecie odlewnia TSMC ogłosiła, że ​​buduje fabrykę o wartości 12 miliardów dolarów w Arizonie, a nowy raport mówi, że Stany Zjednoczone zażądały budowy pięciu dodatkowych fabryk, w sumie sześciu. Stany Zjednoczone próbują wycofać produkcję czipów z Azji, aby światowi producenci nie musieli martwić się o relacje między Chinami a innymi krajami.

Istnieje obawa, że ​​Chiny, jeśli będą wystarczająco zdesperowane, by zdobyć czipy, zaatakują Tajwan, próbując przejąć kontrolę nad TSMC, które uważa Apple’a za swojego największego klienta. Siedziba IBM znajduje się w USA, a 300-milimetrowy wafel (11,81 cala) użyty w układach 2 nm został wyprodukowany w ośrodku badań półprzewodników IBM Research w Albany w stanie Nowy Jork.

Firma stwierdziła, że ​​„nasza demonstracja tranzystora w nanoszycie dla węzła chipowego 2 nm jest również potwierdzeniem kilku mniejszych kamieni milowych, które udowodniły nam, że można to zrobić, a także ciężkiej pracy i poświęcenia interdyscyplinarnego zespołu ekspertów IBM ds. materiałów, litografii, integracji, urządzeń, charakteryzacji i modelowania pracy nad projektem”.

źródło: phoneArena | IBM