IBM開發出第一個5奈米製程晶片,效能提升40%、電力消耗節省75%
IBM開發出第一個5奈米製程晶片,效能提升40%、電力消耗節省75%
2017.06.08 | IBM

兩年前才開發出全球首個7奈米製程晶片的IBM,這次與晶片商GlobalFoundries和三星合作研發晶片再有突破進展。他們成功開發出五奈米製程晶片,且性效能表現更好。透過新技術,指甲大小的晶片可容納300億顆電晶體,相較兩年前7奈米製程的技術,相同面積僅能容納200億顆電晶體。該技術一旦成熟,將有助於人工智慧、物聯網和雲端計算等領域發展。

電晶體新技術讓晶片擁有更多「運算大腦」

一直以來驅動半導體技術進步的摩爾定律,隨著近來晶片技術進步趨緩的情形,似乎快達到極限。在現有通用的10奈米製程晶片,按照摩爾定律,下一代應縮小至7奈米。而IBM這次不僅打破僵局,新研發的5奈米製程晶片甚至已經超越摩爾定律的標準。

而IBM之所以能同時縮小晶片尺寸、卻又不影響效能的原因,在於其採用了新技術「環繞式閘極場效電晶體(GAAFET)」。

Silicon nanosheet transistors at 5nm.jpg
IBM最新5奈米電晶體側面圖。其首次採用堆疊矽奈米薄層作為電晶體設計,讓晶片的性效能皆優於目前已商用的10奈米製程晶片。
圖/ IBM

閘極(gate)是電晶體中控制電流開關的部位,該設計也是影響電晶體尺寸的關鍵之一。一直以來,電晶體都是設計成扁平狀,而閘極位於電流通道上方。為了縮小電晶體尺寸,後來晶片商將通道設計成魚鰭狀、垂直於基板(substrate),並將閘極覆蓋於通道上方,被稱作「鰭式場效電晶體(FinFET)」。

而IBM希望透過進一步縮小通道和閘極的距離,再縮小電晶體尺寸。其透過奈米薄層將閘極包圍在通道周圍,閘極數量因此從過去的三個增加為四個,閘道通道量也較過去更大。

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受限於設計,FinFET(左)的閘道通道較GAAFET的還要少,在電晶體排列更緊密、電流通過量變更大的情況下,採GAAFET的晶片性能更高、尺寸也能縮小。
圖/ IBM

由於手機和電腦計算速度取決於晶片中的電晶體數量和通過的電流量,在電晶體排列更緊密、電流通過量變更大的情況下,採GAAFET的晶片性能更高、尺寸也能縮小。

正是如此,GAAFET被視為取代FinFET的下一代晶片設計。FinFET目前普遍被用於22奈米以下的晶片設計,最小約可製作出7奈米的晶片,若尺寸縮至5奈米,受限於晶片製程技術,電晶體排列過於緊密、無法讓足夠的電流通過,會導致性能下降。而採GAAFET的晶片尺寸極限為3奈米。

性能提升40%、電力消耗省75%

儘管兩年前IBM就研發出7奈米製程技術,但目前已經邁入商用階段的仍僅止於10奈米。例如,高通最新手機處理器「驍龍835」,就是第一個採用三星10奈米製程的晶片,該晶片也用於三星最新智慧型手機Galaxy S8。

在性效能表現上,採新技術的5奈米製程晶片,相較10奈米製程晶片,性能可提升40%,或是可省下75%的電力消耗卻能達到相同效能,即電量消耗為過去的1/4倍。

該技術也讓晶片的電晶體密度突破以往。IBM表示,新技術讓僅約指甲大小的晶片(50平方毫米)可容納300億個電晶體,以過去7奈米的製程技術來說,同樣大小僅能容納200億個電晶體。

儘管新技術令人期待,但IBM表示,5奈米製程目前仍在開發階段,距離商用還有一段時間。

資料來源:ArstechnicaThe VergeCNET

關鍵字: #IBM #半導體
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從「矽盾之島」到「資本樞紐」,國發會聯手證交所為AI新十大建設引進資源活水
從「矽盾之島」到「資本樞紐」,國發會聯手證交所為AI新十大建設引進資源活水

在人工智慧(AI)浪潮席捲全球的當下,臺灣不僅要守住半導體矽盾,更要將這股技術優勢轉化為長期的經濟動能,國家級計畫「AI新十大建設」將是重要推力之一!盤點AI新十大建設目標,最關鍵是2040前創造超過15兆元產值,提供50萬個AI高薪就業機會。然而,這項宏大的計畫若要成功,除了技術研發,最核心的動力來源正是「市場資本」。

打磨技術引擎的重要資源,對接全球資本作為動力

攤開AI新十大建設的政策綱領,可發現這項計畫涵蓋數位基磐、關鍵技術、智慧應用共三大層面的整合發展。主導規劃這項計畫的國家發展委員會(以下稱國發會)過去曾指出,AI若要普及到百工百業,必須建構強韌的數位基磐,這不僅包含主權AI與高效算力的布建,更涵蓋資料治理、人才培育,甚至引導市場資金驅動創新等核心支柱。

確實,發展AI極需大量資金挹注。依據CB Insights資料,全球資金持續向AI領域靠攏,2025年Q3單筆一億美元以上的交易件數,較去年同期增加41.82%。至於國內情況,國發基金與數位部合作推動AI新創方案,從今年3月底啟動到11月,已投資3家AI及數位經濟相關企業,累積投資6,100萬元,帶動民間投資約2億3,000萬元。另其他各項方案投資於AI產業累積129家,投資金額24.12億元。

不過從民間角度來看,臺灣投入AI創新的資本規模仍有成長空間。國家發展委員會常務副主委詹方冠就以AI新十大建設的三大關鍵技術之一「矽光子」為例,他表示:「在台積電帶動下,臺灣的矽光子技術已處於全球領先地位,但我們陪同總統參加矽光子產業聯盟座談時發現,廠商最憂心的問題之一就是『資金』的充沛」。

「相較於國外大廠動輒有30、50億美元的併購規模,臺灣矽光子廠商多屬中小企業,儘管我們技術優異,若要進入大量生產或與國際巨頭競爭,就需要資本市場支持,這也是為什麼『亞洲創新籌資平臺』將扮演關鍵角色,」詹方冠補充道。換言之,亞洲創新籌資平臺將為前瞻科技增添「燃油」的戰略價值,透過活絡資金與提升新創成功率,帶動下一波經濟動能。

啟動資本樞紐戰略!國發基金與市場資本協作賦能新創

至於亞洲創新籌資平臺如何讓具備利基技術但尚在成長期的新創或企業,更有效率上市及籌集擴張所需的資金?詹方冠觀察到,證交所創新板近兩年大幅鬆綁制度。相關措施包括縮短集保期間(2年變1年)、免除3年的承銷商保薦、上市後申報會計師內控審查報告期間,從3個會計年度縮短為1個會計年度,有助於縮短企業掛牌時程。

另外詹方冠也提到,國發會的國發基金與證交所的市場資本,兩者也可以相輔相成,扶植更多代表性的AI新創獲得成長需要的銀彈。國發基金先以「創業天使投資方案」提供早期育成支援,當企業具備一定規模後,隨後由亞洲創新籌資平臺輔導機制接手,轉向資本市場獲取更多資源。待企業上市後,國發基金再將獲利的資金進行再投資,形成資本的正向循環。

隨著亞洲創新籌資平臺將其定位為「亞洲那斯達克」,資本投資標的也將突破國界,轉向吸納全球頂尖的創新能量。詹方冠解釋,為了讓臺灣成為亞洲新創資本的匯聚地,國發會的投資政策更趨於開放且具有彈性。他表示,「國發基金的投資並不受限於傳統的公司註冊地,只要外國新創的研發團隊在臺灣、營運主體或主要市場與臺灣連結,無論是國發基金直接投資,或是透過合作的VC共同參與,皆能靈活注資。」

這種跨國投資、落地臺灣的模式,即是「引水入渠」且已有實際案例。詹方冠舉例,過去臺灣為了促進與中東歐合作,設立「中東歐投資基金」,即是瞄準當地具實戰優勢的無人機產業進行布局。換言之,藉由國發會及亞洲創新籌資平臺雙方的協作,有助於臺灣從研發優勢,進一步成為全球產業的資本樞紐與技術整合中心。

培養人才、催化產業生態系,打造臺灣AI導向的護國群山

資本市場不僅吸引資金,更能留住全球頂尖人才。針對AI人才的培育與延攬,詹方冠提到政府採取「教育扎根」與「即戰力養成」雙軌並行,經濟部推動「AI新秀計畫」讓非AI工程背景的畢業生在一年內的培訓、實作後為企業所用。穩固本土人才根基後,目光也會轉向吸引國際人才,目前已修訂《外國專業人才延攬及僱用法》來招攬國際人才。

對內培養、對外延攬的策略,也與亞洲創新籌資平臺相輔相成。當國際AI企業或新創因籌資環境友善而選擇在臺掛牌、投資或設立據點,協助在地人才吸收世界級的實務經驗。更重要的是,資本市場的推動力將帶動AI職缺的薪酬競爭力,進一步吸引海外優秀人才來臺,或驅使旅外臺灣人才歸國發展,為臺灣創造具國際競爭力的高薪職位。

回顧過去十年,臺灣新創家數已擴增三倍,最後詹方冠強調,下一階段國發會的戰略將引導更多創新領域的企業朝向規模化成長。此目標不僅促成單一公司的成功,更期望讓AI、半導體、安控、次世代通訊等「五大信賴產業」產生群聚效應,進而打造科技創新的「護國群山」,藉此鞏固臺灣在全球供應鏈中的戰略地位。

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