IBM prezentuje pierwszy na świecie układ poniżej 1 nm, mieszczący 100 miliardów tranzystorów na paznokciu

IBM ogłosił, że opracował pierwszą na świecie technologię wytwarzania półprzewodników mniejszych niż 1 nanometr. Architektura tranzystorów o wielkości 0,7 nm (7 angstremów), ogłoszona w czwartek, mieści prawie 100 miliardów tranzystorów na powierzchni wielkości paznokcia – około dwukrotnie większą gęstość niż układ 2 nm IBM z 2021 roku. Przełom ten następuje w czasie, gdy branża półprzewodnikowa ściga się w budowie układów dla centrów danych AI, gdzie kluczowe są wydajność energetyczna i osiągi.

Nowa architektura 3D

Kluczem do miniaturyzacji jest projekt, który IBM nazywa „nanostack”. Zamiast układać tranzystory płasko na krzemowej płytce, podejście to układa je pionowo, stosując 3D sekwencyjną integrację. Pozwala to inżynierom zmieścić więcej tranzystorów w tej samej objętości, a nawet dostroić wydajność i moc, stosując różne kombinacje materiałów w każdej ułożonej warstwie. IBM zweryfikował architekturę poprzez dielektryczne łączenie i zademonstrował działający inwerter CMOS, pokazując, że strukturę można fizycznie zbudować i przełączać.

Dzięki naszej nowej architekturze nanostack nie tylko tworzymy mniejsze tranzystory – na nowo definiujemy sposób budowy układów scalonych, aby zapewnić znacznie wyższą wydajność i efektywność energetyczną.

Wydajność i oszczędność energii

IBM informuje, że węzeł 0,7 nm zapewnia do 50% wyższą wydajność lub do 70% lepszą efektywność energetyczną w porównaniu z generacją 2 nm. Firma zaprezentowała również wyniki na VLSI 2026, pokazujące 40% skalowanie w pamięci SRAM – szybkiej pamięci na chipie, kluczowej dla obciążeń AI. Te zyski odpowiadają na podstawowe napięcie: zapotrzebowanie na większą moc obliczeniową zderza się z ograniczeniami energetycznymi.

Każdy oczekuje większej wydajności, ale nikt nie chce płacić za energię.

Wyścig branży i prawo Moore'a

Ogłoszenie umacnia pozycję IBM w dziedzinie, w której dominują TSMC i Intel. TSMC niedawno rozpoczęło masową produkcję układów 2 nm, a Intel w zeszłym tygodniu poinformował, że jego proces 18A (1,8 nm) wszedł w fazę ryzykownej produkcji. Branża od dawna opiera się na prawie Moore'a, zgodnie z którym gęstość tranzystorów podwaja się mniej więcej co dwa lata. W ostatnich latach inżynierowie zwrócili się ku konstrukcjom 3D, aby utrzymać ten trend. Analityk Dan Hutcheson z TechInsights nazwał to osiągnięcie „wielką sprawą”, która „zasadniczo dodaje kolejne 10 lub 15 lat do mapy drogowej”.

To wielka sprawa. Zasadniczo dodaje to kolejne 10 lub 15 lat do mapy drogowej.

Droga do produkcji

IBM nie produkuje układów samodzielnie. Licencjonuje swoją technologię partnerom, takim jak Samsung i japoński Rapidus. Firma twierdzi, że produkcja technologii 0,7 nm mogłaby rozpocząć się w ciągu pięciu lat, choć nie ogłoszono jeszcze partnera produkcyjnego. Badania nad układami IBM prowadzone są w laboratorium w Albany w stanie Nowy Jork.