2纳米工艺的芯片,意味着一个“指甲盖大小的芯片”将能容纳500亿个晶体管,上次在制程上的突破时2017年的5纳米芯片,获得了同样大小芯片可放入300亿个晶体管的能力。对比广泛使用的7纳米芯片,2纳米芯片意味着性能将提高45%,而耗能将减少四分之三。
英国BBC的报道认为,考虑到目前最为先进的为台积电生产的5纳米芯片,且仅使用在IPhone12等高档机型中,2纳米芯片在实验室获得成功,堪称时行业内一项“里程碑”式的突破。
IBM市场分析公司IDC研究总监彼特·鲁顿说,这的确是一个突破,“我们已经看到半导体制造商从14纳米到10纳米再到7纳米,7纳米对一些人来说已经是个真正的挑战。”
鲁顿表示,考虑到当前人工智能领域往往需要两个处理器,IBM实现的这一新工艺将在人工智能设备中发挥重要作用。就个人设备而言,新技术将使芯片耗能降低75%成为可能,这是一个巨大优势,如果未来应用于智能手机上,将使目前普遍存在的手机一天一充成为历史,而四天一充无疑将大大提高用户体验。
就芯片而言,美国具有最强大的研发优势,然而,美国业界人士已经看到芯片背后的国际竞争,以及由此带来的隐忧,认为,产业过度集中蕴藏着风险。
美国半导体产业协会的最新报告显示,全球最先进的芯片制造几乎全部在亚洲,而其中又有92%在台湾。如果台湾一年无法生产芯片,全球电子业营收将少掉将近5000亿美元,甚至会导致“全球电子业供应链将会停摆。”
有政界人士认为,目前的情况是,美国的芯片供应严重依赖台积电,而台积电在中国面前又很脆弱,因此,美国政府有必要下大决心,加大力度向美国本土的芯片制造业注资。美国半导体产业协会执行长约翰·纽弗尔坦承,美国没有足够的半导体制造能力,业界必须在美国政府的协助下解决这个问题。
不仅美国捉急,日本也同样感到忧虑。共同社在一篇文章中分析指出,日本政府日前宣布将出台芯片新战略,其背景因素是对日本芯片的全球市场占有率骤减抱有危机感。由于日本企业所用芯片很多是从台湾采购,业界人士担心,如果有突发事态,芯片供应链断裂的风险完全存在。因此,要稳定地获得芯片,需要政府主导实施战略,以解决目前技术落后和巨额负担等难题。
在上世纪80年代后期,日本芯片占全球市场占有率的一半以上。之后,日本出现产业发展判断上的失误,没有跟上研发与生产分离的世界潮流。到2019年,日本芯片全球市场占有率已经跌至约10%。经济产业省的报告甚至预测,如果不扭转技术落后的现状,“未来有可能为零”。业界人士也认为,虽然日本企业非常希望参与到竞争中,但是实际上的技术差距的确很大,“要追赶技术领先的台积电确有困难”。
夹在中美之间的台积电似乎不愿意承认生产“过度集中”的说法。台积电董事长刘德音表示,芯片制造产能的供不应求,并不是因为生产据点集中在台湾才发生,不论工厂设在全球哪里,都会出现目前的状况。
由于摩尔定律失效,特别是近10年来行业规模增速仅维持在4%至6%之间,全球芯片产业面临瓶颈,这使得过去后者几乎不可能赶上先行者的发展速度的状况出现转机。但是,在评价中国芯片产业的现状时,BBC的分析认为,尽管中国迎来了难得的契机,但总体而言,“中国芯片现有产业基础极差”。
芯片研发与制造是现代工业金字塔的顶端,在鲁顿的描述中,这项新技术将会继续沿着以往的路线图传递下去:最新技术走出美国的实验室,苹果、高通、三星等顶尖芯片设计公司设计出新一代芯片,然后在台积电、三星等芯片代工厂进行生产,最后在中国企业的生产线上组装到手机上,然后成为用户手中的最新设备。