在科技前沿的征途上，晶体管的大小正以惊人的速度缩小。如今，商用晶体管栅极大小已逼近10nm的极限，然而，IBM早已前瞻性地开启了7nm乃至5nm工艺的探索之旅。为了制造5nm芯片，IBM更是摒弃了传统的FinFET架构，转而采用革命性的四层堆叠纳米材料。这样，在指甲盖大小的芯片上，就能容纳高达300亿个晶体管，同时确保能耗与效率的完美平衡。自1970年代摩尔定律诞生以来，芯片行业在它的推动下飞速发展，每隔两年晶体管数量就翻一番。然而，近年来，这一行业正遭遇瓶颈，亟待突破。

在纽约生产设施内，IBM正在对5nm芯片晶圆进行测试。

在消费电子领域，14nm芯片仍被视为先进的标准，但英特尔和三星的10nm工艺已成功进军高端市场。

在研发方面，各大公司并未停下脚步。早在2015年，IBM就与Global Foundries和三星联手试产7nm芯片。这款原型在指甲盖大小的面积里，塞进了大约200亿个晶体管。凭借新工艺和新材料，它有望在2019年投入商用。

IBM研究院展示了5nm晶体管的扫描图，它由堆叠硅纳米材料制成。

如今，IBM公布了他们的下一步计划：将单个栅极的直径进一步缩减至5nm，在同等面积下可容纳额外的100亿晶体管。尽管当前制造技术有潜力缩减至5nm，但研究团队仍选择开发一种全新的架构。

自2011年以来，半导体行业一直采用FinFET工艺。这项技术以鱼鳍为灵感，三个载流通道被一个绝缘层所包围。然而，这项技术已接近其工艺极限。

研究员Nicolas Loubet手持一片新型5nm芯片晶圆。

IBM团队表示，继续缩减FinFET并不会对性能提升有太大的帮助。因此，他们在5nm芯片上采用了堆叠式硅纳米层，一次可向四个栅极发送信号（而FinFET一次只能向三个栅极发射）。

借助极紫外线光刻技术，他们可以在晶圆上绘制出更小的细节。与当前技术相比，它不仅光波能量高出许多，还支持在制造过程中持续调节芯片的功耗和性能。

与当前 10nm 芯片相比，5nm 原型芯片在额定功率下的性能可提升 40%，或在匹配性能下降低高达 75% 的能耗。

未来我们有望见到更多更小、更强大、更有效率的电子设备，不过当前 10nm 也才商用不久，7nm 要等到 2019，5nm 也还得再多等上几年。