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富士通委托台积电生产2nm芯片

近日,富士通(Fujitsu)CTO Vivek Mahajan在一场记者会上宣布,公司将自行设计2纳米芯片,计划委托给晶圆代工龙头台积电代工。

报道指出,富士通目标最快在2026年完成搭载该芯片的节能中央处理器CPU)。

富士通是日本排名第一的IT厂商,全球第四大IT服务公司,全球前五大服务器和PC机生产商,曾经是世界第二大企业用硬盘驱动器的制造商(硬盘业务于2009年第一季度转移到东芝公司旗下)和第四大移动硬盘制造商,是世界财富500强企业。

据笔者了解,富士通的前身是古河市兵卫先生于1875年创建的古河电工(Furukawa Denko),它是日本最老牌的电气设备生产厂商之一,在日本享有盛名。

直到1935年,古河电工和德国西门子公司成立联合公司,从事军用和民用通讯设备的研发和生产,才有了今天的富士通。最开始,富士通以制造载波通信设备为主。

在50年代,富士通开始朝着制造综合通讯设备方向发展。1951年成为日本第一家制造电子计算机的企业,1954年研发成功日本第一台中继式自动计算机(FACOM100)。其间随着个人化信息处理技术、网络多媒体技术、业务集约在因特网潮流的兴起,富士通以不断创新的高科技形象享誉日本和全球。

到70年代后期,富士通公司已生产第四代即大规模集成电路电子计算机。如今,富士通已经发展成为横跨半导体电子器件、计算机通讯平台设备、软件服务等三大领域的全球化综合性IT科技巨人。

要知道,富士通的芯片实力并不弱,尤其是在CPU研发上。富士通曾推出过的一款处理器A64FX,应用在超级计算机“富岳”上,帮助日本斩获了2020——2021年全球超级计算机TOP500的四连霸。据悉,A64FX采用台积电7nm FinFET工艺制造,集成了87.86亿个晶体管,但只有596个信号针脚,内部集成52个核心,包括48个计算核心、4个辅助核心(都完全一致),基于ARMv8.2-A指令集,支持SVE 512位宽度SIMD,峰值性能2.7TFlops。

考虑到富士通在超级计算机处理器上的丰富经验,不难预估此次计划研发的2nm芯片,预计也会用于HPC超算等领域。

台积电2nm超预期,英特尔三星进展如何?

值得注意的是,在富士通公布的消息中,其2nm工艺将交由台积电代工。

在今年6月,台积电透露了关于2nm工艺的具体进展和技术细节。根据台积电工程师介绍,在2nm芯片的制造方面,台积电采用了多桥通道场效(GAA)晶体管的全新架构,而此前该企业研发的5nm芯片采用的还是较为传统的鳍式场效(FinFET)晶体管的家结构,也正是因为在这一重大决策上做出了正确的选择,才使得台积电短时期内就获得重要突破。

相比3nm工艺,在相同功耗下,2nm速度提升10~15%;相同速度下,功耗降低25~30%。台积电CEO魏哲家表示,2nm工艺的进展很顺利,甚至超过预期,不过他们现在的计划依然是2025年量产,没打算提前。

不过,在晶体管密度上,2nm工艺的提升就不那么让人满意了,相比3nm只提升了10%,远低于以往至少70%的晶体管密度提升,这可能是台积电首次在2nm工艺上放弃FinFET晶体管改用GAA晶体管所致。

相比之下,英特尔在2022年第三季度财报披露了其制程工艺的最新进展,称Intel 20A和18A第一批内部测试芯片已流片,正在为一家主要的潜在代工客户在晶圆厂中进行内部测试芯片的生产。

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据悉,Intel 20A工艺大致处于业界2nm的水平,但目前业界即使是同一个技术节点(例如都是 2nm 工艺),不同厂商之间的差距还是很大的。而且英特尔的工艺特点与其它两家又有较大的差距,因此将“Intel 20A”直接与2nm工艺划上等号并不准确。

但从时间上来说,英特尔的2nm研发进度还是比较顺利的,假定Intel 20A在2024年如期发布,那么将会比台积电的2025年要早上许多。英特尔能否依靠“Intel 20A”工艺重回芯片制造的霸主地位,值得期待一番。

台积电的老对手三星方面,在此前召开的SEDEX 2022中,三星透露了技术路线图,宣称计划2025年投产2nm芯片,2027年投产1.4nm。对于2nm,三星研究员介绍了BSPDN(back side power delivery network)也就是背面供电。该技术最早于2019年IMEC研讨会上被提出,2021年IEDM的一篇论文中又做了引用。

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论文称,背面供电能解决当前正面方案(FSPDN)造成的布线堵塞问题,微观层面,可使芯片的性能提升44%,能效提升30%。

事实上,此前Intel也介绍过在未来的更先进工艺中使用VIA,后者同样是背面供电技术。

据了解,三星2nm工艺的量产时间或许跟台积电一样也在2025年,不过究竟能否在技术先进性上领先于台积电,仍然是个未知数。

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