IBM不动声色抛出了“王炸，IBM的2nm芯片可以量产吗？

芯片是信息产业的核心，更是现代工业的灵魂!随着半导体芯片产业的快速发展，孕育了一批著名的芯片制造企业，例如英特尔、三星、台积电、中芯国际等。芯片制造既要有技术论证，又要有研发实践，工艺流程繁琐复杂，制造设备精密昂贵，科技附加值极高，从这个角度来看，芯片制造企业属于高科技行业。#半导体芯片#

此前也正是由于中国在芯片制造领域的不足，让美国看到了借此打压中国的机会，中国也的确受到了诸多影响。无论是华为的断臂求生，还是中兴的高额罚单，给国内所有科技企业敲响了警钟：在科技上，中国必须自主!我们相信，美国在芯片领域对华“卡脖子”不仅无法让中国屈服，反而会不断地激励中国打造出自己具有竞争力的半导体芯片产业。

我们都知道，随着半导体芯片行业的发展，芯片制程工艺越来越先进，从早前的微米工艺已经发展到了纳米工艺。目前最成熟及最先进的是5纳米工艺。不过在今年早前的时候，台积电和三星都已经表示在明年正式量产3纳米工艺芯片，制程工艺会更进一步提升，并且还表示目前正在加紧研发2纳米制程工艺，预计将在2024年左右正式推出2纳米芯片。

中芯国际是中国内地规模最大、技术最先进、配套服务最完善、跨国经营的集成电路芯片制造企业。这一期我们就从介绍中芯国际开始，选取几个关键问题详细说说我国芯片制造也就是晶圆制造领域的现状和未来发展。

晶圆制造有哪些成熟的商业模式?

在上一期中，我们在芯片产业链系列研究一：芯片产业链及其投资周期初探中简单地介绍过，半导体芯片产业链分为核心产业链和支撑产业链。目前来看，核心产业链的主流商业模式有两种：

IDM模式，即垂直整合制造模式，其涵盖了产业链的集成电路设计、制造、封装测试等所有环节;垂直整合制造模式下的集成电路企业拥有集成电路设计部门、晶圆厂、封装测试厂，属于典型的重资产模式，对研发能力、资金实力和技术水平都有很高的要求，因而采用垂直整合制造模式的企业大多为全球芯片行业的传统巨头，包括英特尔、三星电子等。

Foundry 模式，即晶圆代工模式，也即垂直分工模式，仅专注于集成电路制造环节。晶圆代工模式源于集成电路产业链的专业化分工，形成无晶圆厂设计公司、晶圆代工企业、封装测试企业。其中，无晶圆厂设计公司为市场需求服务，从事集成电路设计和销售业务;晶圆代工企业以及封装测试企业为这类设计公司服务。目前，世界领先的晶圆代工企业有台积电、格罗方德、联华电子和中芯国际等。

简单来说，IDM就是把核心产业链的设计、制造、封测由一家企业做，代工模式是只负责晶圆制造环节。晶圆代工的垂直分工模式目前是更加主流的模式，所以它的发展速度也会更快一些。

按照早前台积电和三星的表态，可能很多人都会认为2纳米制程芯片要到2024年才能推出，但是并不是。在今年5月份的时候，老美的一家企业已经研发出了全球首颗2纳米制程工艺芯片，这家公司就是咱们熟知的国际商用机器公司IBM。

在很多人看来IBM可以研发出全球首颗2纳米芯片是件很不可思议的事，因为大家对于IBM的认知是一家全球知名的大型计算机公司和软件供应商，主要是为各大企业提供软件服务。这种认知是片面的，其实IBM在全球半导体也十分有名，在半导体技术上处于领先地位，早年前也有自己的晶圆厂，只不过后来出售了。虽然不再从事芯片生产业务，但是研发能力一直都在，有自己的研发中心，首颗2纳米芯片就是在IBM自己的研发中心研发出来的。

根据IBM的介绍，这颗2纳米芯片在性能上要比7纳米芯片同比提升45%，在能耗上同比下降75%，可以说十分地强悍。在制程工艺上IBM采用的是目前最先进的GAA，GAA技术目前三星正在用于3纳米芯片上，而台积电则会在2纳米芯片上使用，可以看出其对于先进技术的掌握并不输台积电和三星。同时因为是更先进的2纳米芯片，其能容纳的晶体管数量也很惊人，在指甲盖大小的面积上可以容纳500亿颗晶体管。

可能很多人有疑问了，既然IBM研发出了2纳米制程工艺芯片为何不进行量产呢?因为IBM没有自己的晶圆厂，没有量产的能力，需要和台积电，三星这样的顶级代工厂合作才行，并且即使和它们合作目前也无法进行量产，因为技术受限，想要真正实现量产要等到2024年，没错就是台积电和三星推出自己2纳米芯片的时候。到那时它们的2纳米制程工艺会比IBM的要更加强大，到那时IBM的2纳米制程工艺不会有什么优势。所以虽然现在IBM凭借自己的制程工艺推出了首款2纳米芯片，但是只能证明自身有强大的研发能力，因为无法量产，产品只是PPT产品。

因此对于台积电和三星来说只会感到一些压力，并不会真正威胁到它们。同时一直以来IBM在半导体领域内一直都是以输出技术而出名。其掌握着很多专利技术，但是大数都不自用，都进行了技术输出。一直以来其都和三星、AMD等半导体厂家在深度合作，像之前IBM之前就和三星等厂家合作研发过7纳米和5纳米芯片。

并且有消息流出说这款2纳米芯片就是IBM和三星合作研发及由三星提供代工技术支持生产。如果消息是属实，那对于台积电来说就是个坏消息了，三星有可能在IBM的帮助下在2纳米工艺上实现对台积电的技术反超。并且现在台积电和老美的关系变得很差，不是不存在老美让IBM对三星提供技术支持的可能性。

其实，2nm工艺除了可以应用在手机等消费电子设备上，还可以用在边缘计算、太空探索、5G/6G等领域。借助这一新工艺帮助，人们的生活水准有望获得大幅提升。

毕竟，未来社会必然会向着智能化方向发展，而设备的智能程度，很大程度都是取决于芯片的制程工艺级别。从该角度来看，2nm技术其实可以帮助智能化产业实现更加快速的发展。

按照计划，三星、台积电两家企业将会在2025年前后，实现2nm芯片量产。美国芯片巨头英特尔，此前也公布了芯片技术升级路线图，表示会在2025年前后发布等效于2nm技术的2A工艺。对于这项新工艺，你认为谁会拔得头筹?

随着全球科技不断发展之后，芯片成为诸多领域不可或缺的重要产品，比如说航天领域、导弹、战机、人工智能等等，就连普通的智能产品都离不开芯片的存在。然而，此前一直以7nm芯片为主，毕竟这算是当代科技最强结晶，而且一直被发达国家所掌握。没有想到的是，作为全球顶级科研巨头的IBM在这一领域有了新的突破，通过与AMD、三星等多家公司合作，推出了2nm的测试芯片，这可是全球首颗2nm芯片。

根据了解，IBM此次推出的2nm芯片，可以成功将500亿个晶圆体容纳在指甲大小的芯片上。按照这一比例进行计算，这款2nm的芯片，可能要比人类DNA单链都要小很多。除此之外，按照IBM的介绍，这款芯片同样是用EUV光刻机研制而成。对于IBM而言，目前7nm芯片已经被投入到使用中，可是生产7nm芯片的时候，EUV光刻机只负责芯片生产的中间与结尾部分，而且使用程度并不广泛。这就意味着2nm芯片还是可以抢占一定的先机，而且完全依赖EUV光刻机之后，意味着制造2nm芯片的步骤，要比制造7nm芯片少很多，而且晶圆厂也可以迅速出货。

更为重要的是，按照IBM的介绍，2nm芯片的性能，要比7nm芯片提升大约45%，虽然目前还无法进行量产，但是未来2nm芯片绝对会成为主流产品之一。当然，由于该芯片属于测试阶段，因此想要成功让2nm芯片实现量产，还需要通过更新技术才能实现，尤其是要使用最新的GAA技术。对此IBM决定使用底部电介质隔离方案，这一设计可以最大程度的减少电流泄露问题，从而达到缓解芯片功耗的压力。除此之外，按照IBM透露的消息，如果将这款2nm的芯片放在手机上，会让手机的电池续航增长四倍左右，也就意味着手机用户正常使用手机，一天可能只需要充一次电。这也就不难理解，为何苹果的供货商只负责提供屏幕以及其他配件，像芯片这样的核心部件，库克必须要掌握在手中的原因所在。