IBM推出全球首个亚1nm芯片，指甲盖大小集成千亿晶体管

从纳米到原子尺度的跨越

近日, IBM宣布了一项重大突破, 此突破震惊了全球半导体行业, 它成功推出全球首个亚1nm芯片技术, 采用了0.7nm的革命性晶体管架构, 这一成就把芯片制造从纳米时代推进到原子尺度。半导体在我们生活中到处都有, 在智能手机、电脑里有, 通信基站、汽车电子中有, 医疗设备和关键基础设施里同样存在, 芯片是这些系统的核心大脑。当整个行业都对传统芯片缩放的物理极限感到苦恼时, IBM交出了这份令人振奋的答卷。

千亿晶体管塞进指甲盖

IBM此次将将近1000亿个晶体管集成于指甲盖大小的亚1nm芯片之上, 多么夸张的这个数字呀, 2021年IBM发布2nm芯片之际, 同样面积的晶体管数量仅有约500亿个, 也就是说, 短短几年光阴, IBM把芯片密度提升了一倍, 想象一番, 把整个纽约市的人口全都塞进一个足球场之中, 并且还要让每个人都能够高效工作, 这便是IBM工程师所面临的挑战, 这般极致的集成度, 为具备更高性能的计算设备铺平了道路。

三维纳米堆叠架构立功

IBM达成这一突破的重点所在, 是采纳了一种称作三维纳米堆叠架构的崭新设计。传统的芯片制造呈现为平面化, 晶体管好似一个个平铺开来的小房子。然而IBM的创新犹如将房子堆叠起来建造, 从而形成立体的结构。这种由IBM率先开创的架构, 使得晶体管在垂直方向也能够开展信号传输, 极大地节约了芯片面积。更为关键的是, 这种结构即便芯片特性趋近原子级, 性能以及能效依旧能够实现持续提升, 破除了人们对于物理极限的固有认知。

性能提升惊人的具体数据

依据IBM所公布的技术报告, 这款小于1nm的芯片, 其性能相较于IBM先前的2nm芯片, 提高了50%。要是你当下所使用的电脑处理器是2nm工艺, 换上这颗全新芯片, 处理速度便能快出一半。换个视角来看, 倘若维持相同性能, 这颗芯片的能效能够提升70%。这表明手机能够一周无需充电, 数据中心能够节省数额巨大的电费。对于企业而言, 这种能效提升会直接转变为运营成本的降低, 对于环保而言也是一项极大的助力。

AI和云基础设施的新引擎

IBM研究主管, 也就是IBM院士Jay宣称, 这项技术会给生成式AI, 还有云基础设施以及下一代电子设备带去更强的计算能力。当下AI大模型训练以及推理都需要海量计算资源, 英伟达的GPU甚至于供不应求啦情况。有了低于1nm芯片, 数据中心能够在同样空间里塞进更多算力, AI模型训练时间能够从几个月缩短至几周。与此同时, 云服务商能够提供更便宜、更快的服务, 最终受惠的是每一个运用云应用的普通用户。

重塑芯片制造方式

Jay还着重指出, 依靠全新纳米堆叠架构之资, 国际商业机器公司不但造出更小晶体管, 并且重塑芯片制造方式了, 往昔芯片制造恰似于沙滩之上绘制精细图案, 线条愈细难度愈高, 而国际商业机器公司新颖办法等同于先借3D打印制造立体架构, subsequently填充材料, 此种制造方式变身, 意谓着未来芯片制造工厂能够不执意追求光刻机精度, 而是经由结构创新达成突破, 此种状况之于整个半导体产业供应链来说, 皆系一回关键技术路线转向。

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