回到2014年，當(dāng)時的行業(yè)正在籠罩在摩爾定律即將終結(jié)的陰影下。彼時，IBM著手進行了一項雄心勃勃的，耗資30億美元的項目——“ 7nm and Beyond ”。這項為期五年的研究項目的大膽目標(biāo)是，隨著減小芯片尺寸的物理學(xué)共同打擊計算技術(shù)，該技術(shù)將如何在未來繼續(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（后來是整個行業(yè)的觀察）表明，芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番，這種規(guī)律現(xiàn)在看來已經(jīng)成為過去式了。但是，我們?nèi)匀恍枰嬎惴矫娴膭?chuàng)新，“7nm and Beyond”項目已經(jīng)幫助滿足了這一持續(xù)的需求。

　　“尋找新的設(shè)備架構(gòu)以實現(xiàn)設(shè)備的微縮，以及尋找新的材料以實現(xiàn)性能差異的工作將永遠(yuǎn)不會結(jié)束，” IBM高級邏輯與存儲技術(shù)研究，半導(dǎo)體和AI硬件部門的主管Huiming Bu說  。

　　盡管芯片行業(yè)可能不會像過去那樣受到摩爾定律的束縛，但是“ 7nm and Beyond”項目已經(jīng)帶來了重要的創(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。

　　這種挫敗的一個例子是兩年前GlobalFoundries決定中止其7納米芯片的開發(fā)。

　　早在2015年，即“ 7nm and Beyond”項目的一年，IBM宣布了其首款7納米測試芯片，其中由ASML提供的 極紫外光刻（EUV）是一項關(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)點的關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)，而且成為了關(guān)鍵的實現(xiàn)技術(shù)。Huiming Bu說，它適用于5納米及以上的節(jié)點。

　　“在2014-2015年的時間窗口中，整個行業(yè)對EUV技術(shù)的實際可行性存在很大的疑問，” Bu說。“現(xiàn)在這不是問題?，F(xiàn)在，EUV已成為主流推動者。當(dāng)時，我們基于EUV交付了第一款7納米技術(shù)，這有助于建立對我們行業(yè)中EUV制造的信心和動力?！?/p>

　　當(dāng)然，EUV已經(jīng)啟用了7納米節(jié)點，但是IBM的目標(biāo)是超越此范圍。IBM認(rèn)為，實現(xiàn)超越FinFET的規(guī)模擴展的芯片基礎(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，并有望實現(xiàn)從7納米和5納米節(jié)點到3納米節(jié)點的過渡。在納米片場效應(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硅堆疊。這種設(shè)計大大減少了在關(guān)閉狀態(tài)下可能泄漏的電流量，從而允許在開關(guān)打開時使用更多電流來驅(qū)動設(shè)備。

　　Bu說：“ 2017年，業(yè)界對FinFET之后的新器件結(jié)構(gòu)會是什么保留疑問”?！叭曛?，整個行業(yè)正在追逐納米片技術(shù)，并認(rèn)為他們將成為FinFET之后的下一個器件結(jié)構(gòu)。”

　　晶體管和開關(guān)已經(jīng)取得了一些關(guān)鍵的進展，但是“ 7nm and Beyond”項目也使人們對如何將所有這些晶體管和開關(guān)之上的布線發(fā)展到未來有了一些重要的見解。

　　IBM研究員Daniel Edelstein說：“我們的創(chuàng)新之一就是盡可能擴大銅線 ”，Edelstein進一步指出：“與往常一樣，最困難的部分只是在對這些極其微小和高大的溝槽進行圖案化，并用銅填充它們而沒有缺陷?！?/p>

　　盡管使用銅存在挑戰(zhàn)，但Edelstein認(rèn)為該行業(yè)不會在不久的將來從銅轉(zhuǎn)向更奇特的材料。Edelstein表示：“對于今天正在制造的產(chǎn)品，銅肯定不會走到盡頭?！?/p>

　　他補充說：“幾家公司表示他們打算繼續(xù)使用它。因此，我無法確切告訴您何時中斷。但是我們已經(jīng)看到，所謂的阻力交叉點一直在推向未來?！?/p>

　　盡管芯片尺寸，架構(gòu)和材料推動了“ 7nm and Beyond”項目的許多創(chuàng)新，但Edelstein和Bu都指出，人工智能（AI）在它們走向計算未來的方式中也起著關(guān)鍵作用……

　　“隨著AI，大腦啟發(fā)式計算和其他類型的非數(shù)字計算的出現(xiàn)，我們開始在研究級別開發(fā)其他設(shè)備，特別是新興的存儲設(shè)備，” Edelstein說。

　　Edelstein指的是新出現(xiàn)的存儲器設(shè)備中，諸如相變存儲器（或  “ 憶阻器，” 與一些其他引用它們），這被認(rèn)為作為模擬計算設(shè)備。

　　這些新的存儲設(shè)備的出現(xiàn)為思考傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲之上的潛在應(yīng)用提供了一種復(fù)興。研究人員正在構(gòu)想具有30年歷史的磁阻隨機存取存儲器（MRAM）的新角色，自MRAM首次亮相以來，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競爭系統(tǒng)緩存所需的各種要求，這最終是一個圣杯，” Edelstein說。

　　去年，芯片設(shè)備制造商應(yīng)用材料公司（Applied Materials）向客戶提供了實現(xiàn)這種改變的工具，這證明了將MRAM和其他非易失性存儲器（包括RRAM和相變存儲器）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，新材料和新計算架構(gòu)以實現(xiàn)更好的電源性能。他還認(rèn)為，將各種組件集成到整體計算系統(tǒng)中的需求開始推動異構(gòu)集成的全新世界。

　　Bu補充說：“構(gòu)建這些異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將成為未來計算的關(guān)鍵。這是受AI需求驅(qū)動的新創(chuàng)新策略?！?/p>