2奈米晶片真的来了？IBM 宣布推出全球首个2奈米晶片制造技术引起注意。与7奈米技术相比，预计带来45%性能提升或75%能耗降低，比起最先进的5奈米晶片，2奈米晶片体积更小、速度更快。
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IBM 2奈米晶片制程可不好生产
台积电5奈米晶片每平方公厘约1.73亿个电晶体，三星5奈米晶片每平方公厘约有1.27亿个电晶体管。这样对比，IBM 2奈米电晶体管密度达台积电5奈米2倍。英特尔7奈米电晶体管密度超越台积电奈米，也超过三星7奈米，因此业界人士表示IBM 2奈米晶片规格强于台积电3奈米。
每平方公厘有约3.33亿个电晶体的IBM新型2奈米晶片，可不好生产。IBM表示采用2奈米制程的测试晶片可在一块指甲大晶片塞入500亿个电晶体，2奈米小于人类DNA单链宽度。
从上图可见，IBM新型2奈米晶片采用奈米片堆叠的电晶体，有时也称为gate all around或GAA电晶体。
IBM 3层GAA奈米片，每片奈米片宽40奈米，高5奈米，间距44奈米，栅极长度12 奈米。IBM表示，晶片首次使用底部电介质隔离，达成12奈米栅极长度，可以减少电流泄漏，有助于减少晶片功耗。
晶片另一个新技术就是IBM的内部空间干燥制程，有助奈米片开发。且晶片广泛使用EUV技术，例如晶片过程前端图案化EUV，不仅中间和后端。这技术最终可让制造2奈米晶片步骤比7奈米少，促进晶圆厂发展，也可降低部分成品晶圆成本。
最后，2奈米晶体管的阈值电压（上表Vt）可根据需要增大和减小，如手持设备电压较低，百亿级电脑CPU 的电压较高。IBM并未透露2奈米技术是否采用矽锗通道，但显然有可能。
谁能帮IBM打造2奈米？
这么强悍的晶片当然涉及生产。IBM能自己解决吗？早期IBM有深厚技术积累，如32奈米节点AMD使用的SOI制程也来自IBM合作研发。
IBM曾拥有晶圆厂，Power处理器就是自产自销。后期因业务调整，2014年将晶圆业务技术专利卖给格罗方德。2018年8月，格罗方德宣布无限期停止7奈米制程投资研发，专注现有14/12奈米FinFET制程及22/12奈米FD-SOI制程，随后AMD宣布将CPU及GPU全面转向台积电，当时业界纷纷表示IBM很受伤。
如今IBM没有代工厂。
目前台积电和三星正在生产5奈米晶片，英特尔致力7奈米晶片技术。按投产进度来看，台积电计划年底开工投产4奈米晶片，大量生产要等到2022年；3奈米晶片技术投产进程预计更晚，要到2022下半年；2奈米晶片技术更处于相对早期开发阶段。
时间推算也是在半导体公司不拖延下的假设。关于3奈米制程，业界表示将于今年试产，2022年量产大概率可以量产。那么2奈米呢？2020年9月，经济日报曾报导，台积电宣布2奈米制程获得了重大突破，当时供应链预计2023下半年可望进入风险性试产，2024年正式量产。
GAA技术采用方面，三星3奈米导入GAA。关于GAA制程，2019年5月，当时SFF（Samsung Foundry Forum）美国分会，三星就表示今年推出基于3奈米GAA制程的产品，并表示产品性能提高35%、功耗降低50%、晶片面积缩小45%。
三星公布消息时引起轰动，毕竟英特尔10奈米还没量产，三星3奈米就要来了。台积电要到2奈米才会导入GAA技术。相比三星，台积电切入GAA制程较晚，虽然这与台积电本身FinFET巨大成功有一定的关系，但可能更多原因在于若采用新制程，从决定采用到最终实现量产，需要耗费较长时间。
如今IBM将大多数晶片生产外包给三星，包括Power 10服务器处理器，IBM在美国纽约州奥尔巴尼仍保留一处晶片研发中心，负责晶片研发和测试，并与三星和英特尔签署联合技术开发协议。有媒体表示，IBM此次2奈米晶片制程正在这个研发中心设计和制造。
2015年，IBM 研发出了7奈米原型晶片，2017年，IBM又全球首发5奈米原型晶片。据报导，这些都是IBM与三星、格罗方德等几家公司共同合作研发的成果，格罗方德2018
年放弃7奈米，业界分析，大概IBM会找三星代工。
三星真是2奈米赢家吗？
随着制程发展，有能力制造先进节点晶片的公司不断减少。关键原因是新节点成本越来越高，例如台积电最先进300微米晶圆厂耗资200亿美元。
7 奈米以下，静态功耗再次成为严重的问题，功耗和性能优势也开始减少。过去晶片制造商可以预期晶体管规格微缩为70%，相同功率下性能提高40%，面积减少50%。现在性能提升在15%~20%，就需要更复杂流程，新材料和不一样的制造设备。
为了降低成本，晶片制造商开始部署更异构的新架构，并对最新制程节点晶片越来越挑剔。尽管GAA 带来性能和功耗降低，但成本非常高。
市场研究机构International Business Strategies（IBS）数据显示，28奈米制程成本为0.629亿美元，5奈米将暴增至4.76亿美元。三星也表示3奈米GAA成本可能会超过5亿美元。
台积电2奈米切入GAA同样可能有资金考量。台积电近年研发费用占营收费用8%~9%，营收逐年增加，研发费用也增多。对三星而言，如果真为IBM代工，那或许可为三星技术追赶台积电打下基础。
不过IBM开发出2奈米晶片和2奈米晶片即将商用之间没有必然关联。回顾IBM进程：
10奈米2014年研发成功，2017年量产。
7奈米2015年研发成功，2018年量产。
5奈米2017年研发成功，2020年量产。
IBM 研究部高级副总裁兼总监DaríoGil表示：「新型2 奈米晶片体现的IBM创新对整个半导体和IT业相当重要。」部分业界人士表示「这就是吹牛」，也有人表示这不是噱头，IBM真的有技术创新。「晶片制造方面，特别是大规模应用时，良率是重要指标。真厉害是高良率量产，这也是一般公司宣传先进技术时，总要附上客户名单的原因。」
这次2奈米研发成功，该多少年后量产呢？难说。但2奈米制程是否真成熟，研发成本真扛得住，制造晶片真能卖出去，还需要时间检验。
未来晶片突破1 奈米，还会缩小到什么程度？
