IBMリサーチは、指の爪ほどの大きさのダイのそれぞれに500億個のトランジスタを詰め込んだ、世界初の2nmプロセスノードチップを製造したと発表した。
ビッグブルーは本日、ナノシート技術を用いた「半導体設計における画期的な進歩」であると主張しました。これは、3枚の材料シートを重ね合わせ、PMOSトランジスタの上にNMOSトランジスタを含むスタックを形成する技術で、一般的にゲート・オール・アラウンド設計と呼ばれる、2つのトランジスタを並べて配置する方式とは異なります。これは、現在の3D FinFETから一歩進んだものです。
「2nm技術におけるブレークスルーの一つは、EUVパターニングを用いて15～70nmの可変シート幅を定義し、低消費電力モバイルアプリケーションとハイブリッドクラウド・データセンター・アプリケーションの高性能コンピューティングの両方の要件を満たすことです」と、IBMハイブリッドクラウド研究担当副社長のムケシュ・カレ氏はThe Register紙に語った。「当社は、EUVをフロントエンド・オブ・ライン（FLO）統合に導入した最初の組織の一つです。」
2nmと表記されていますが、プロセスノードのサイズは、以前の5nm設計よりも小型で先進的であることを示すための命名規則に過ぎないことに留意してください。2nmのサイズの部分は存在しません。実際のトランジスタゲート長は12nmです。比較のために、Intelの14nmはゲート長が20nm、Samsungの7nmノードは8～10nmです。トランジスタサイズは、ここ数年間マーケティングのスローガンとして使われてきました。
別の見方をすると、IBMは150mm 2 のダイに500億個のトランジスタを搭載できると述べており、これは平方ミリメートルあたり3億3300万個のトランジスタに相当します。これに対し、TSMC 5nmは170個、Intel 10nmは100個です。
ビッグブルーは、自社の最新シリコンはライバルの7nmノードチップに比べて性能が45％向上し、消費電力は75％削減できると見積もっており、スマートフォンから自動運転車まであらゆる機器の電源として役立つだろう。
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IBMが2017年に5nmプロセスノードを発表してから、ニューヨーク州アルバニーにある同社の施設の研究者たちは、わずか4年足らずでこの新しい設計に取り組んだ。前世代機よりも200億個多いトランジスタを搭載したこの2nmチップは、AI、機械学習、暗号化などの分野における特定のコンピューティングニーズに合わせてカスタマイズできるプロセッサアーキテクチャへの道を開く。
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IBMは世界初の5nmおよび7nmチップウエハーを発表した企業ですが、自社設計を量産するための設備やリソースを有していません。そのため、ライセンス供与を受けるか、サードパーティに委託する必要があります。例えば、IBMの最新の7nm POWER10プロセッサはSamsungが製造しており、今年後半に発売予定です。2nm設計が商用化されるまでには、まだしばらく時間がかかるでしょう。
「今回の発表は2nm技術の実証です。現時点では、この技術に基づくIBMの製品計画についてはコメントしません」とカーレ氏は述べた。
IBMの発表は、半導体業界にとって困難な時期に行われました。COVID-19パンデミックは、一時的な閉鎖により製造工場のスケジュールが遅延し、人々が在宅勤務や在宅学習を行う中でPC、スマートフォン、サーバー部品の需要が急増し、パンデミックの影響で生産を一時停止していた自動車業界やヘルスケア業界への供給が不足するなど、様々な問題を引き起こしました。
トランプ前政権による輸出規制の影響で、ベンダーは部品の買いだめに追われました。2月にテキサス州を襲った極寒の嵐も影響を及ぼしました。日本のルネサスの半導体工場は火災で一部が焼失し、台湾のTSMCは干ばつに見舞われています。
IBMの2nmチップダイのウエハ…出典：IBM
「この新しい2nmチップに反映されたIBMのイノベーションは、半導体およびIT業界全体にとって不可欠です」と、IBMリサーチのシニアバイスプレジデント兼ディレクターであるダリオ・ギル氏は声明で述べています。「これは、ハードテクノロジーの課題に取り組むIBMのアプローチの成果であり、継続的な投資と協調的な研究開発エコシステムアプローチによって、いかにブレークスルーがもたらされるかを示すものです。」
バイデン大統領は、混乱の中、米国の半導体サプライチェーンの弱点を調査する大統領令に署名し、米国内でより多くの半導体を開発するための研究開発活動を促進する500億ドルの法案であるCHIPS法案を議会が可決するよう促した。
「IBMはCHIPS法を支持します。米国は研究開発、製造、そして人材育成への投資を増やす必要があると考えています」とカーレ氏は締めくくりました。®
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