IBM 2 нм: 50 млрд транзисторов на чипе размером с ноготь [обновлено]

Сегодня IBM объявила о выпуске первого чипа на базе 2-нм техпроцесса — впервые в мире. Название техпроцессов носят условный и отчасти даже маркетинговый характер, но характеристики IBM 2 нм действительно впечатляют — 50 млрд транзисторов на чипе размером с ноготь. Процессор аналогичного размера (100-150 мм²), созданный на базе 5-нм техпроцесса (в июне 2017 он был анонсирован IBM совместно с GlobalFoundries и Samsung) вмещал 30 млрд, а 7-нм (июль 2015) — 20 млрд транзисторов (обновление: в IBM уточнили, что площадь чипа — 150 мм²). Таким образом, с 2015 по 2017 количество транзисторов увеличилось на 50%, а с 2017 по 2021 — на 67%. Для сравнения, Apple M1 (TSMC 5 нм) содержит 16 млрд транзисторов на площади около 120 мм².

Впрочем, сама IBM в сегодняшнем пресс-релизе предпочла сравнить свой 2-нм техпроцесс с «самыми передовыми сегодняшними процессорами на базе 7-нм» (вероятно, речь идет о TSMC) — по сравнению с ним можно либо на 45% увеличить производительность, либо на 75% уменьшить энергопотребление. Если под производительностью подразумевается не тактовая частота, а конечная скорость работы процессора, то нынешний TSMC 5 нм выглядит предпочтительнее — по сравнению с TSMC 7 нм быстродействие на 1 Вт выросло вдвое. По количеству транзисторов сохраняется 3-кратное преимущество IBM 2 нм (если сравнивать с Apple M1), но как известно транзисторы бывают разными.

Наши коллеги из AnandTech и Tom’s Hardware приписывают новому техпроцессу IBM структуру GAA (Gate-All-Around). Однако внешне она скорее напоминает ту, что Samsung два года назад представила как MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET) в рамках презентации своего будущего 3-нм техпроцесса. В MBCFET, в отличие от нанопроводов GAA, токопроводящее ребро состоит из нанослоев. Упоминает нанослои и сама IBM — их толщина 5 нм. Толщина затвора поперек токопроводящего ребра — 12 нм.

В интервью Bloomberg представитель IBM сказал, что массовое производство чипов на базе 2-нм техпроцесса ожидается в конце 2024 — начале 2025 года. Сама IBM этим заниматься наверняка не будет (бизнес по производству чипов она продала GlobalFoundries еще в 2014) и лицензирует данную технологию какой-нибудь полупроводниковой компании, вроде Samsung или TSMC. Например, её будущий 48-ядерный процессор POWER10 будет выпускаться на базе 7-нм техпроцесса Samsung. Для сравнения, массовый переход TSMC на 3-нм техпроцесс ожидается уже в следующем году.