回到2014年，當(dāng)時(shí)的行業(yè)正在籠罩在摩爾定律即將終結(jié)的陰影下。彼時(shí)，IBM著手進(jìn)行了一項(xiàng)雄心勃勃的，耗資30億美元的項(xiàng)目——“ 7nm and Beyond ”。這項(xiàng)為期五年的研究項(xiàng)目的大膽目標(biāo)是，隨著減小芯片尺寸的物理學(xué)共同打擊計(jì)算技術(shù)，該技術(shù)將如何在未來(lái)繼續(xù)發(fā)展。六年后，摩爾定律不再是一部和從前一樣的定律。戈登·摩爾（Gordon Moore）的觀察（后來(lái)是整個(gè)行業(yè)的觀察）表明，芯片上的晶體管數(shù)量大約每?jī)赡攴环?，這種規(guī)律現(xiàn)在看來(lái)已經(jīng)成為過(guò)去式了。但是，我們?nèi)匀恍枰?jì)算方面的創(chuàng)新，“7nm and Beyond”項(xiàng)目已經(jīng)幫助滿足了這一持續(xù)的需求。“尋找新的設(shè)備架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的微縮，以及尋找新的材料以實(shí)現(xiàn)性能差異的工作將永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束，” IBM高級(jí)邏輯與存儲(chǔ)技術(shù)研究，半導(dǎo)體和AI硬件部門(mén)的主管Huiming Bu說(shuō) 。盡管芯片行業(yè)可能不會(huì)像過(guò)去那樣受到摩爾定律的束縛，但是“ 7nm and Beyond”項(xiàng)目已經(jīng)帶來(lái)了重要的創(chuàng)新，盡管最近一些芯片制造商似乎在很多方面都表示沮喪年份。這種挫敗的一個(gè)例子是兩年前GlobalFoundries決定中止其7納米芯片的開(kāi)發(fā)。早在2015年，即“ 7nm and Beyond”項(xiàng)目的一年，IBM宣布了其首款7納米測(cè)試芯片，其中由ASML提供的 極紫外光刻（EUV）是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。盡管使用EUV的痛苦不斷增加，結(jié)果是最富有的芯片制造商是唯一繼續(xù)進(jìn)行其縮小規(guī)模的制造商，但此后，它不僅成為7納米節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)，而且成為了關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。Huiming Bu說(shuō)，它適用于5納米及以上的節(jié)點(diǎn)。“在2014-2015年的時(shí)間窗口中，整個(gè)行業(yè)對(duì)EUV技術(shù)的實(shí)際可行性存在很大的疑問(wèn)，” Bu說(shuō)?！艾F(xiàn)在這不是問(wèn)題?，F(xiàn)在，EUV已成為主流推動(dòng)者。當(dāng)時(shí)，我們基于EUV交付了第一款7納米技術(shù)，這有助于建立對(duì)我們行業(yè)中EUV制造的信心和動(dòng)力?！?/section>當(dāng)然，EUV已經(jīng)啟用了7納米節(jié)點(diǎn)，但是IBM的目標(biāo)是超越此范圍。IBM認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)超越FinFET的規(guī)模擴(kuò)展的芯片基礎(chǔ)元素將是納米片晶體管，有些人甚至認(rèn)為這可能是摩爾定律的最后一步。納米片似乎是FinFET架構(gòu)的替代品，并有望實(shí)現(xiàn)從7納米和5納米節(jié)點(diǎn)到3納米節(jié)點(diǎn)的過(guò)渡。在納米片場(chǎng)效應(yīng)晶體管的體系結(jié)構(gòu)中，電流流經(jīng)被晶體管柵極完全圍繞的多個(gè)硅堆疊。這種設(shè)計(jì)大大減少了在關(guān)閉狀態(tài)下可能泄漏的電流量，從而允許在開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)使用更多電流來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)備。Bu說(shuō)：“ 2017年，業(yè)界對(duì)FinFET之后的新器件結(jié)構(gòu)會(huì)是什么保留疑問(wèn)”?！叭曛?，整個(gè)行業(yè)正在追逐納米片技術(shù)，并認(rèn)為他們將成為FinFET之后的下一個(gè)器件結(jié)構(gòu)?！?/section>晶體管和開(kāi)關(guān)已經(jīng)取得了一些關(guān)鍵的進(jìn)展，但是“ 7nm and Beyond”項(xiàng)目也使人們對(duì)如何將所有這些晶體管和開(kāi)關(guān)之上的布線發(fā)展到未來(lái)有了一些重要的見(jiàn)解。IBM研究員Daniel Edelstein說(shuō)：“我們的創(chuàng)新之一就是盡可能擴(kuò)大銅線 ”，Edelstein進(jìn)一步指出：“與往常一樣，最困難的部分只是在對(duì)這些極其微小和高大的溝槽進(jìn)行圖案化，并用銅填充它們而沒(méi)有缺陷?！?/section>盡管使用銅存在挑戰(zhàn)，但Edelstein認(rèn)為該行業(yè)不會(huì)在不久的將來(lái)從銅轉(zhuǎn)向更奇特的材料。Edelstein表示：“對(duì)于今天正在制造的產(chǎn)品，銅肯定不會(huì)走到盡頭?！?/section>他補(bǔ)充說(shuō)：“幾家公司表示他們打算繼續(xù)使用它。因此，我無(wú)法確切告訴您何時(shí)中斷。但是我們已經(jīng)看到，所謂的阻力交叉點(diǎn)一直在推向未來(lái)?！?/section>盡管芯片尺寸，架構(gòu)和材料推動(dòng)了“ 7nm and Beyond”項(xiàng)目的許多創(chuàng)新，但Edelstein和Bu都指出，人工智能（AI）在它們走向計(jì)算未來(lái)的方式中也起著關(guān)鍵作用。。“隨著AI，大腦啟發(fā)式計(jì)算和其他類型的非數(shù)字計(jì)算的出現(xiàn)，我們開(kāi)始在研究級(jí)別開(kāi)發(fā)其他設(shè)備，特別是新興的存儲(chǔ)設(shè)備，” Edelstein說(shuō)。Edelstein指的是新出現(xiàn)的存儲(chǔ)器設(shè)備中，諸如相變存儲(chǔ)器（或 “ 憶阻器，” 與一些其他引用它們），這被認(rèn)為作為模擬計(jì)算設(shè)備。這些新的存儲(chǔ)設(shè)備的出現(xiàn)為思考傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之上的潛在應(yīng)用提供了一種復(fù)興。研究人員正在構(gòu)想具有30年歷史的磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（MRAM）的新角色，自MRAM首次亮相以來(lái)，IBM一直在致力于這一工作。“ MRAM終于有了足夠的突破，不僅可以制造，而且還滿足了與SRAM競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)緩存所需的各種要求，這最終是一個(gè)圣杯，” Edelstein說(shuō)。去年，芯片設(shè)備制造商應(yīng)用材料公司（Applied Materials）向客戶提供了實(shí)現(xiàn)這種改變的工具，這證明了將MRAM和其他非易失性存儲(chǔ)器（包括RRAM和相變存儲(chǔ)器）直接嵌入處理器的證據(jù)。Bu表示，IBM將繼續(xù)追求新設(shè)備，新材料和新計(jì)算架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)更好的電源性能。他還認(rèn)為，將各種組件集成到整體計(jì)算系統(tǒng)中的需求開(kāi)始推動(dòng)異構(gòu)集成的全新世界。Bu補(bǔ)充說(shuō)：“構(gòu)建這些異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將成為未來(lái)計(jì)算的關(guān)鍵。這是受AI需求驅(qū)動(dòng)的新創(chuàng)新策略?！?/section>
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