IBM和三星推出超级节能半导体设计

全球半导体短缺凸显了芯片研发投资的关键作用，以及芯片在从计算、家电、通信设备、交通系统和关键基础设施等各个领域的重要性。

IBM和三星电子联合宣布了一项半导体设计的突破，使用了一种新的垂直晶体管架构，展示了一条超越纳米片的扩展路径，并有可能比缩放鳍片场效应晶体管(finFET)减少85%的能源使用。

新的垂直晶体管突破可以帮助半导体行业继续其不懈的旅程，提供显著的改进，包括一个潜在的设备架构，使半导体设备扩展到纳米片以外，智能手机电池可以在不充电的情况下持续一周或更长时间，以及能源密集型流程，如加密操作和数据加密，需要的能源明显减少，因此碳足迹更小。

其他的可能性是物联网(IoT)和能源需求较低的边缘设备的持续扩展，使它们能够在更多样化的环境中运行，如海洋浮标、自动驾驶汽车和航天器。

IBM研究院副总裁(混合云和系统)Mukesh Khare博士说:“今天的技术公告是关于挑战传统，并重新思考我们如何继续推进社会，提供新的创新，改善生活、商业和减少我们的环境影响。”“考虑到该行业目前在多个方面面临的限制，IBM和三星展示了我们在半导体设计方面共同创新的承诺，以及我们对所谓‘硬技术’的共同追求。”

摩尔定律(Moore’s Law)的原理是，一个高密度的IC芯片中所包含的晶体管数量大约每两年翻一番，该定律正在迅速接近被认为是不可逾越的障碍。简单地说，随着越来越多的晶体管被塞进有限的区域，工程师们将耗尽空间。

从历史上看，晶体管被制造成平躺在半导体表面上，电流横向流过，或左右流过。随着新型垂直传输场效应晶体管(VTFET)的出现，IBM和三星已经成功地实现了垂直于芯片表面、具有垂直或上下电流流动的晶体管。

VTFET过程解决了许多性能障碍和扩展摩尔定律的限制，因为芯片设计者试图在固定空间中封装更多的晶体管。它还影响了晶体管的接触点，允许更大的电流流动和更少的能量浪费。总体而言，与规模化的finFET替代方案相比，新设计的目标是提供两倍的性能改进或85%的能耗减少。

最近，IBM宣布了2纳米芯片技术的突破，该技术将允许一块芯片在指甲大小的空间中容纳500亿个晶体管。VTFET的创新聚焦于一个全新的维度，这为摩尔定律的延续提供了一条途径。

纽约州奥尔巴尼纳米技术中心的创新通常是面向商业化的，在芯片生命周期的最后阶段，两家公司还宣布，三星将生产IBM的5nm节点芯片。这些芯片预计将用于IBM自己的服务器平台。此前，三星于2018年宣布将生产IBM的7纳米芯片，该芯片于今年早些时候用于IBM Power10系列服务器。同样在今年早些时候发布的IBM Telum处理器，也是由三星使用IBM的设计制造的。

IBM在半导体领域的突破包括第一次实现7nm和5nm工艺技术、高k金属栅技术、通道SiGe晶体管、单细胞DRAM、登纳德比例定律、化学放大光阻、铜互连布线、绝缘体上硅技术、多核微处理器、嵌入式DRAM和3D芯片堆叠。