本文由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫（ID：ICVIEWS）綜合
IBM聲稱(chēng)，基于這種新設(shè)計(jì)的芯片將比目前由 AMD、ARM 和Intel等公司生產(chǎn)的10nm芯片性能提高 40%。
IBM 與為高通和 AMD 等公司制造芯片的三星和 Global Foundries 合作，推出了一種用于制造 5nm 芯片的新工藝 EUV 光刻（極紫外）工藝，這將使公司能夠在單個(gè)計(jì)算機(jī)芯片上安裝超過(guò) 300 億個(gè)晶體管。
就在兩年前，IBM 宣布公布了制造 7nm 芯片的工藝，三星可能會(huì)從明年開(kāi)始發(fā)貨。
新型5nm 芯片使用“全環(huán)繞柵極”晶體管 （GAAFET），其中柵極材料包裹在三個(gè)水平硅納米片上，而不是今天更常見(jiàn)的 FinFET 設(shè)計(jì)，后者使用垂直鰭片。
IBM 還聲稱(chēng)，它看到了一種將 FinFET 設(shè)計(jì)擴(kuò)展到 5nm 的方法，但由于在該規(guī)模經(jīng)微小鰭片的電流受到限制，因此該設(shè)計(jì)存在性能上限。在某種程度上，全環(huán)繞柵極架構(gòu)比 FinFET 更簡(jiǎn)單，并且有人認(rèn)為它可以擴(kuò)展到 3nm。
IBM 聲稱(chēng)，基于這種新設(shè)計(jì)的芯片將比目前由 AMD、ARM 和 Intel 等公司生產(chǎn)的10nm 芯片性能提高 40%，而無(wú)需消耗任何額外的功率?；蛘邠Q句話(huà)說(shuō)，如果公司將其性能水平保持在相同水平，新芯片可以將功耗降低 75%。
IBM 的新工藝還允許在單芯片設(shè)計(jì)中連續(xù)調(diào)整納米片寬度，這意味著可以在一次制造過(guò)程中對(duì)電路的功率和性能進(jìn)行微調(diào)。
在先進(jìn)制程領(lǐng)域，臺(tái)積電、三星、Intel等頭部芯片制造企業(yè)持續(xù)加大研發(fā)投入。
近日，臺(tái)積電在美國(guó)舉辦的北美技術(shù)論壇2025上，正式公布了全新的14A 1.4nm級(jí)工藝，預(yù)計(jì)2028年上半年量產(chǎn)，從命名到技術(shù)直接對(duì)標(biāo)Intel 14A，后者同樣號(hào)稱(chēng)1.4nm級(jí)工藝。
三星電子也透露了其最新研發(fā)動(dòng)態(tài)。根據(jù)韓國(guó)媒體Sedaily的報(bào)道，三星在2nm GAA制程（SF2）方面進(jìn)展順利，但更引人注目的是該公司已啟動(dòng)1nm制程研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并計(jì)劃在2029年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
再看Intel，今年下半年，Intel計(jì)劃在亞利桑那州的新晶圓廠(chǎng)啟動(dòng)Intel18A工藝的大規(guī)模生產(chǎn)，而首批產(chǎn)品就是PantherLake客戶(hù)端處理器。這款處理器主要面向移動(dòng)平臺(tái)，并且已經(jīng)準(zhǔn)備好了工程樣品。預(yù)計(jì)它將以酷睿Ultra300系列的身份與消費(fèi)者見(jiàn)面，搭載CougarCove性能核、Xe3GPU架構(gòu)以及新一代NPU單元。
除此之外，如今摩爾定律正逐漸走向失效。隨著芯片制程不斷縮小，逼近物理極限，像量子隧穿效應(yīng)、散熱難題等問(wèn)題接踵而至，讓通過(guò)縮小晶體管尺寸來(lái)提升芯片性能與集成度變得困難重重。除了先進(jìn)制程芯片制造技術(shù)的不斷突破，
一系列新技術(shù)正陸續(xù)涌現(xiàn)，為芯片領(lǐng)域帶來(lái)新希望。光子芯片便是其中之一，它基于硅基光子集成技術(shù)，以光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，與傳統(tǒng)電子芯片相比，具備低功耗、超高速的優(yōu)勢(shì)。光子芯片通常由多種光學(xué)元件集成在半導(dǎo)體芯片上，利用光波傳輸信息，有著低傳輸損耗、寬傳輸帶寬、小時(shí)間延遲以及強(qiáng)抗電磁干擾能力等特性。在通信領(lǐng)域，光子芯片已得到廣泛應(yīng)用，例如在光纖通信中的波分復(fù)用系統(tǒng)里，可作為光學(xué)復(fù)用器和解復(fù)用器的陣列波導(dǎo)光柵。
IBM也在押注光學(xué)技術(shù)，去年12月IBM發(fā)布了其在光學(xué)技術(shù)方面的突破性研究成果，有望顯著提高數(shù)據(jù)中心訓(xùn)練和運(yùn)行生成式 AI 模型的效率。IBM研究人員開(kāi)發(fā)的新一代光電共封裝 (co-packaged optics，CPO) 工藝，通過(guò)光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的光速連接，為現(xiàn)有的短距離光纜提供了有力補(bǔ)充。通過(guò)設(shè)計(jì)和組裝首個(gè)宣布成功的聚合物光波導(dǎo) (PWG)，IBM 研究人員展示了光電共封裝技術(shù)將如何重新定義計(jì)算行業(yè)在芯片、電路板和服務(wù)器之間的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸。
量子芯片同樣備受關(guān)注，作為量子計(jì)算機(jī)的核心組件，它基于量子力學(xué)原理設(shè)計(jì)制造，利用量子比特獨(dú)特的疊加和糾纏特性，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，可同時(shí)處理海量信息。不過(guò)，量子芯片對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求極為嚴(yán)苛，需在接近絕對(duì)零度的低溫，或特定的真空、電磁場(chǎng)環(huán)境下，才能維持量子比特的穩(wěn)定狀態(tài)，確保計(jì)算準(zhǔn)確。
此外，碳納米管芯片也展現(xiàn)出潛力，憑借碳納米管優(yōu)良的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，有望在性能上超越傳統(tǒng)硅基芯片，在功耗和散熱方面也更具優(yōu)勢(shì)；神經(jīng)形態(tài)芯片模擬人腦神經(jīng)元和突觸工作方式，在人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，有著高效并行計(jì)算和模式識(shí)別的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。盡管摩爾定律逐漸式微，這些新技術(shù)有望重塑未來(lái)信息技術(shù)格局，在諸多領(lǐng)域引發(fā)深刻變革。
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