23/07/2026
IBM заявила про створення першої в світі технології виробництва чипів розміром менше 1 нм
В IBM заявили, що їхня нова архітектура мікросхем дозволяє розмістити майже 100 мільярдів транзисторів на одному крихітному чипі.
Це забезпечує покращення обчислювальної потужності та енергоефективності. В IBM описують власну технологію “як першу у світі з розміром елементів менш як 1 нм”. Вони орієнтована на ЦОД, які використовують штучний інтелект.
За словами директора IBM Research та наукового співробітника Джея Гамбетти, представлена технологія характеризує майбутнє, де обчислювальні потужності зростуть без значного збільшення енергоспоживання. Звісно, представлена технологія не означає виробництво мікросхем розміром менш як 1 нм у буквальному сенсі.
Розробники давно переконались, що створення надійних робочих мікросхем з транзисторами та рештою елементів менш як 1 нм недоцільно з багатьох причин. Наприклад, через квантове тунелювання, коли електрони починають проходити через бар’єри й роблять роботу транзисторів неможливою.
Окрім цього технічно неможливо створити транзистор розміром менше самого атома. Діаметр атома кремнію складає 0,24 нм, а ізоляційні шари оксиду кремнію за сучасними стандартами складаються усього з кількох атомних шарів. У разі зменшення реального розміру транзисторів менш як 1 нм їхня фізична структура просто зруйнувалась, оскільки на кожний логічний елемент припадало б менше одного атома.
Тому в IBM фактично стверджують, що нова архітектура забезпечує підвищення обчислювальної потужності, яке очікувалося б, якщо теоретичний чип складався з елементів з реальними розмірами менш як 1 нм.
В IBM зазначають, що нова технологія виробництва базується на 0,7-нм техпроцесі, який в компанії називають 7-ангстремним техпроцесом, оскільки 1 нм дорівнює 10 ангстремам. Однак ці найменування технічних вузлів не мають нічого спільного з реальними розмірами чипів. Попередні покоління мікросхем, розроблені в 70-х та 80-х роках минулого століття, мали фізичні елементи з розмірами, що відповідали числу в назві технологічного вузла або процесу виробництва, наприклад, чипи виготовлені за 180-нм техпроцесом.
Для подолання фізичних обмежень масштабування, нова архітектура від IBM пропонує вертикальне розміщення транзисторів в шаховому порядку. Це дозволяє розмістити більше транзисторів на тій самій площі кристала. Архітектура базується на попередній розробці нанолистових транзисторів, яка зробила можливим техпроцес 2 нм, представлений у 2021 році.
Базова одиниця представленої архітектури складається з двох транзисторів, з’єднаних та скріплених між собою. Кожен з них складається з трьох нанолистів завтовшки 5 нм кожен, що дорівнює приблизно 15 рядам атома кремнію. Відстань між кожним нанолистом складає близько 9 нм.
У технічних звітах IBM підкреслюється, що архітектура здатна забезпечити на 50% більшу обчислювальну потужність та на 70% кращу енергоефективність порівняно з попереднім поколінням чипів, виготовлених за техпроцесом 2 нм.
В IBM також продемонстрували, як інноваційна архітектура здатна забезпечити 40% покращення масштабованості пам’яті SRAM. Цей тип пам’яті дозволяє виконувати швидкі, однак енерговитратні операції читання-запису, які відіграють ключову роль для багатьох застосунків на базі штучного інтелекту.
Покращення пам’яті стало можливим завдяки конструкції з каналами, шо чергуються для осередків SRAM. Це блоки збереження пам’яті, що складаються з 6 транзисторів. Це робить осередок на 40% нижчим й дозволяє розмістити більше пам’яті на тій самій площі кристала.
IBM не назвала партнерів, з якими буде співпрацювати в рамках комерційної реалізації нової технології. Однак за словами віцепрезидента IBM Semiconductors Global R&D та IBM Research Хуйміна Бу, виробництво комерційних чипів може розпочатись вже протягом наступних 5 років, однак, скоріш за все, протягом найближчого десятиліття.
