IBM与Rapidus展示多阈值电压GAA晶体管研发成果，有望推动2nm芯片量产

近日，IBM与日本先进芯片制造商Rapidus在2024 IEEE IEDM国际电子器件会议上共同展示了双方合作研发的多阈值电压GAA(全环绕栅极)晶体管技术。这一技术突破有望应用于Rapidus的2nm制程量产，为芯片制造领域带来新的曙光。

IBM表示，随着制程技术升级至2nm，晶体管的结构发生了重大变化，从多年来一直使用的FinFET(鳍式场效应晶体管)转变为GAAFET。这一转变给制程迭代带来了新的挑战：如何在狭窄的半导体通道中实现多阈值电压，使芯片能够在较低电压下执行复杂计算。

在2nm名义制程下，N型和P型半导体通道之间的距离变得相当狭窄，这对光刻技术的精确度提出了极高的要求。为了实现多阈值电压而不影响半导体的性能，IBM和Rapidus引入了两种不同的选择性减少层(SLR)芯片构建工艺，并成功达到了预期效果。这一技术突破不仅解决了多阈值电压实现的难题，还为未来的芯片制造提供了更加可靠和高效的解决方案。

IBM研究院高级技术人员Bao Ruqiang指出，与上一代FinFET相比，Nanosheet纳米片的结构更加复杂。然而，他们提出的新生产工艺比以前使用的方法更简单，这将使Rapidus更容易、更可靠地大规模使用2纳米片技术来制造芯片。

Rapidus成立于2023年8月，由丰田、索尼、软银、铠侠、日本电装、日本电气、日本电信等知名企业分别出资，目标是在2025-2030年间实现2nm及以下工艺芯片的研发和量产，并拥有自己的制造产线。今年11月，日本政府宣布向Rapidus提供700亿日元资金，以支持其在先进制程技术上的研发。

IBM与Rapidus的合作可以追溯到2023年，双方共同开发基于IBM 2nm的工艺技术，并计划于2027年在日本晶圆厂大规模生产。这一合作不仅将推动2nm芯片的量产，还将促进双方在先进制程技术上的持续创新。

值得注意的是，目前业界在2nm工艺的开发量产上仍面临诸多挑战。三星、台积电和英特尔等全球领先的芯片制造商均在2nm方向上投入了大量的人员与资金，并计划在2025年实现量产。然而，随着技术的不断进步和市场竞争的加剧，谁能率先实现2nm芯片的量产，谁将在未来的芯片市场中占据有利地位。

此次IBM与Rapidus在IEDM会议上展示的多阈值电压GAA晶体管技术，无疑为2nm芯片的研发和量产提供了新的思路和解决方案。随着技术的不断突破和创新，我们有理由相信，未来的芯片将更加高效、可靠和智能，为人类社会的发展注入新的动力。