與IBM合作的三星，或許將成為最大贏家。
就在臺積電和三星角逐3nm的白熱化階段，藍色巨人IBM再一次走在了前列。
據報道，曾擔任IBM半導體技術和研究副總裁穆列什·哈雷（MukeshKhare）帶領的團隊完成了2nm工藝技術的突破，IBM也宣佈造出全球第一顆2nm工藝的半導體芯片。
雖然IBM不直接參與晶圓代工廠之間的競爭，但它推出的技術和相關研究卻對先進製程的升級有著極大的幫助。
2nm芯片，IBM打造
據瞭解，這次2nm工藝採用三層GAA（環繞柵極晶體管）技術。
沒錯，這正是三星主攻3nm工藝採用的技術。
在今年2月的IEEE國際固態電路大會（ISSCC）上，三星搶在臺積電之前展示了第一款採用3nm工藝的256GB容量SRAM存儲芯片，讓行業第一次窺見GAA架構的廬山真面目。
此外，IBM使用兩項獨特的工藝：底部電介質隔離（bottom dielectric isolation）以及內層空間乾燥處理（inner space dry process），這正是IBM掌握的2nm芯片製造技術的核心。
與當下主流的FinFET工藝相比，GAA技術重新設計了晶體管底層結構，增強了柵極控制，因此性能大大提升，
體積也更小，速度也更快。與當前主流的7nm芯片相比，在同樣的電力消耗下，IBM 2nm芯片的性能預計提升45%，輸出相同情況下能耗降低75%。
往更深入看，IBM 2nm芯片的晶體管密度為每平方毫米3.33億個晶體管(MTr/mm)。
作為對比，當下最先進的臺積電5nm FinFET工藝每平方毫米約有1.73億個晶體管，2nm芯片足足多了兩倍，而三星的5nm芯片每平方毫米僅為1.27億個晶體管。
換個角度來看，IBM 2nm芯片在指甲蓋大小面積（約150平方毫米）內，容納了500億個晶體管。
IBM聲稱，2nm技術將帶來多項提升：
手機電池壽命將大幅提升;
減少數據中心的碳足跡;
大大加強筆記本電腦性能;
有助於加快自動駕駛汽車等自主車輛的物體檢測和反應時間;
另外，這項技術將使太空探索、人工智能、5G、量子計算等領域受益。
值得一提的是，這裡的2nm並不是物理上的2nm，而是等效節點“Equivalent Nodes”，是表示從5nm，3nm工藝演進而來的下一代工藝的“代號”。
這次2nm工藝只是實驗室技術，離真正實現2nm芯片量產還有相當遠的距離，但這一消息依然稱得上業界的重磅炸彈。
此外，IBM也是率先造出7nm（2015年）和5nm（2017年）芯片的廠商，在電壓等指標的定義上很早就拿下主導權。
儘管如今芯片市場的風頭已經被臺積電、三星、英特爾、AMD等“後起之秀”佔據，但藍色巨人IBM依然默默做著貢獻。
依然強悍的芯片巨頭
由於自身業務調整以及半導體制造業務大額虧損，IBM在2014年將旗下芯片製造業務轉讓給半導體代工廠商GlobalFoundries（格芯），但IBM在半導體先進製程方面的研究卻一直沒有停止，依然在紐約奧爾巴尼市保留了一家芯片製造研發中心。
在出售芯片代工業務的同年，IBM耗資30億美元的項目著手進行了一項雄心勃勃的計劃——“ 7nm and Beyond ”。
該計劃一方面在於開發可以經濟地製造7nm及以下製程的工藝，另一方面尋找新材料以支持先進製程的繼續發展。
事實證明，這個計劃中脫胎的很多成果都推動了7nm、5nm發展，這種影響力已經延續到3nm節點。
在IBM宣佈“7nm and Beyond”計劃後一年，IBM與GlobalFoundries、三星等合作伙伴，共同推出了其首款7nm測試芯片。
時隔兩年，IBM與他的盟友們再次首發業界第一個全新的5nm硅納米片晶體管（Nanosheet）芯片，為後來實現5nm工藝鋪平了道路。
儘管兩次芯片都是實驗室測試芯片，距離真正量產還有相當大的距離，但IBM在攻克製程中使用極紫外線光刻技術（EUV）進行線的前端圖形繪製的技術 ，極大推進了後來EUV的商業化落地。在這之後，三星和臺積電紛紛宣佈在7nm階段導入EUV技術。
同時，IBM堅信，Nanosheet（納米片）將成為FinFET芯片架構的替代品，在採用新納米片架構的方面上，三星一直是將IBM技術從實驗室帶到市場的忠實守護者。
基於當初IBM與三星之間在GAA上的合作研究，三星又重新設計了現有的GAA，使其成為多橋溝道FET（MBCFET），再後來這也成為三星與臺積電在3nm節點處進行較量的一大利器。
很顯然，在臺積電3nm FINEET工藝受挫的背景下，GAA技術註定將成為半導體產業繼續向前發展的關鍵。只不過GAA的製造難度顯然是極高的。
但IBM已經弄清楚了如何使用單次曝光 EUV 來減少用於蝕刻芯片的光學掩模的數量，這也將給晶圓巨頭們在製程突破上帶來了新思路。
2nm量產仍有一段時間
在全球半導體發展的過程當中，IBM一直在其中充當著重要的角色。IBM在二十世紀六十到九十年代間接連推出了多種技術，深刻地影響了半導體產業的發展。
時至今日，雖然IBM已經放棄了半導體制造業務，但其所授予眾多晶圓代工廠的專利技術，卻極大地推動了先進製程的發展，這也使得IBM成為了先進製程升級過程中重要一員。
伴隨著先進工藝玩家日趨減少，5nm節點處的競爭也愈演愈烈，IBM的“7nm and Beyond”計劃的研究成果，逐漸成為三星等合作伙伴在競爭中取得優勢的一大幫手。
目前各家的爭奪點依然在3nm製程的芯片，不僅需要晶圓代工廠在工藝上的突破，想實現真正量產，還需要高通等上游設計公司、和ASML等中游設備廠商的努力。
