IBM 在实验室成功制造2nm芯片

芯片被广泛应用于手机、电脑等设备中，其制造技术的制程常以纳米为单位计算，数字越低意味着越先进，也意味着更小的体积、更高的性能，以及更低的功耗。

目前，广泛商用的是7纳米以上制程芯片，最先进的则为台积电生产的5纳米芯片，仅在iPhone12等高端机型中应用。

IBM成功研制2纳米芯片，代表该领域最新的一座里程碑。IBM公司称，对比广泛使用的7纳米芯片，2纳米芯片的性能提高45%，能耗则大幅降低75%。

突破性进展

2纳米工艺的芯片，意味着将500亿个晶体管塞进“指甲盖大小的芯片”，上一次在制程上所突破是2017年的5纳米制式芯片，实现放入300亿个晶体管。

“这可以说是一个突破，” 市场分析公司IDC的研究总监彼特.鲁顿（Peter Rudden）表示。 “我们已经看到半导体制造商从14纳米到10纳米再到7纳米，7纳米对一些人来说已经是个真正的挑战。”

鲁顿称，这一新工艺可用于人工智能设备，因为当前人工智能领域往往需要两个处理器，比如再来一块强大的显卡。具体而言，大幅降低能耗效率在个人设备中很有用，而性能提高则有利于巨型数据中心。

如鲁顿所言，对于一般消费者来说，新技术使芯片降低75%能耗，潜在优势是可能将电池使用时间延长四倍，手机行业目前普遍的“一天一充”，有望实现“四天一充”，大幅提高用户体验。

这项技术可能在未来几年逐步走出实验室，再由苹果、高通、三星等芯片设计公司设计出新一代芯片，然后在台积电、三星等芯片代工厂进行生产，最后在中国组装到手机里，成为用户手里最新的设备。

 
芯片背后的国际争端

这一消息出来之时，全球正在经历芯片短缺之苦，不断有声音质疑产业过度集中带来的风险。

美国半导体产业协会(SIA)的最新报告显示，最先进的芯片制造几乎全部在亚洲，其中92%在台湾。如果台湾无法生产芯片一年，全球电子业营收将少掉将近5000亿美元，“全球电子业供应链将会停摆。”

芯片产业过度集中，变得愈来愈容易受到天灾和地缘政治的影响。

在今年二月美国国会的一场听证会上，共和党籍参议员汤姆·科顿（Tom Cotton）认为，美国对台积电非常依赖，而台积电在中国面前很脆弱。因此他曾力推法案，促使政府向美国本土的芯片制造业注资。

美国半导体产业协会执行长John Neuffer业表示，“我们在美国没有足够的半导体制造能力…必须在美国政府的协助下解决这个问题。”

台积电董事长刘德音则在公开发言中表示，晶圆制造产能的供不应求，并不是因为生产据点集中在台湾才发生，不论半导体工厂设在全球哪里，都会出现目前的状况。

夹在中美之间，台积电被形容为“拳击沙包”，恐失去中国订单，又无力拒绝美国。

 
摩尔定律失效？

中国芯片产业面临两个现实：一是全球芯片产业面临瓶颈，为后来者赶超带来契机；二是中国芯片现有产业基础极差。

芯片产业的瓶颈来自摩尔定律的失效。1965年，英特尔联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）提出集成电路上可容纳的元器件的数量每隔18至24个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。此后将近半个世纪以来，半导体行业都大略依照这个模式狂飙突进，每年一代的速率快速迭代，后来者几乎不可能赶上这样的发展速度。

然而，这一速度逐渐放缓，近10年来半导体行业规模增速仅维持在4%至6%之间，而且还在进一步放缓，由此体现出从7纳米制程次突破到2纳米制程的意义。