Компанія IBM оголосила про значний прорив у галузі напівпровідників. Вона представила першу у світі технологію виробництва чипів за нормами менше 1 нанометра. Йдеться про вузол 0,7 нм, або 7 ангстрем. Це досягнення стає знаковою подією для індустрії, яка впритул наблизилася до фізичних меж традиційного масштабування мікросхем. Деталі прориву описав Ars Technica.
Що таке “наностек” і чому це не просто менший транзистор
Раніше виробники намагалися зменшувати транзистори, розміщуючи їх в одній горизонтальній площині. IBM пішла іншим шляхом. Нова архітектура під назвою “наностек” розміщує транзистори вертикально, у тривимірному стеку зі зсувом. Це продовження технології nanosheet, яку компанія використала ще у 2021 році для створення 2-нанометрового чипа.
Замість простого зменшення деталей інженери почали будувати “вгору”. Такий підхід дозволяє вмістити значно більше транзисторів на тій самій площі кристала, не вимагаючи від матеріалів неможливої мініатюризації. Основна одиниця архітектури складається з двох транзисторів, поставлених один на одного та з’єднаних між собою.
Цифри, які вражають
Новий чип вміщує майже 100 мільярдів транзисторів на площі розміром з людський ніготь. Це майже вдвічі більша щільність порівняно з 2-нанометровим чипом IBM, представленим у 2021 році.
За технічними даними компанії, новий чип здатний забезпечити до 50% вищу продуктивність. Або, альтернативно, до 70% більшу енергоефективність порівняно з попереднім поколінням. Окремо покращилася й пам’ять: комірки SRAM зменшилися на 40% за висотою завдяки конструкції зі зсунутими каналами. Це особливо важливо для навантажень штучного інтелекту, де масштабування швидкої пам’яті останніми роками значно сповільнилося. Саме швидка пам’ять часто стає вузьким місцем у сучасних обчисленнях.
“0,7 нанометра” — це маркетинг чи реальність
Варто розуміти один важливий нюанс. Назви техпроцесів, як-от “0,7 нм” чи “2 нм”, давно не відповідають фізичним розмірам елементів чипа буквально. Раніше, у 1970–80-х роках, цифра в назві дійсно відображала реальний розмір транзистора. Сьогодні ж назва позначає лише покоління технології, а не конкретний вимір.
Тож “7 ангстрем” — це маркетингова назва, яка показує крок уперед в індустрії, а не точну фізичну величину деталей. Реальні елементи нового чипа складаються з трьох листів по 5 нанометрів кожен, з відстанню між шарами у 9 нанометрів. Для порівняння: типова молекула ДНК має ширину приблизно 2,5 нанометра, тож новий вузол справді працює на масштабах, близьких до окремих молекул.
Коли чекати на реальні чипи
Технологія IBM поки залишається дослідницькою демонстрацією, а не готовим до масового виробництва продуктом. Компанія окреслила орієнтовний шлях до комерціалізації:
- виробництво на основі архітектури nanostack очікується приблизно через п’ять років;
- конкретних партнерів-виробників IBM назве пізніше;
- розробку вели на дослідницькому майданчику в Олбані, штат Нью-Йорк, за участі ASML, Lam Research, Tokyo Electron та інших компаній;
- архітектуру можна адаптувати під процесори, графічні чипи та мобільні пристрої.
IBM традиційно не виробляє чипи самостійно у промислових масштабах. Компанія радше розробляє технології та передає ліцензії виробникам, як Samsung, Intel та TSMC. Саме за такою моделлю компанія раніше працювала з 2-нанометровою технологією.
Новий етап перегонів за межами Закону Мура
Прорив IBM показує, що індустрія напівпровідників ще не дійшла до фізичної стіни, попри роки прогнозів про кінець закону Мура. Директор IBM Research Джей Гамбетта назвав це переходом до ери, де прогрес вимірюється вже не нанометрами, а атомами. За його словами, компанія прагне, щоб нова архітектура стала такою ж успішною галузевою платформою, як і попередня 2-нанометрова технологія.
Така потужність особливо цінна для центрів обробки даних, що обслуговують моделі штучного інтелекту. А вони споживають дедалі більше електроенергії з кожним новим поколінням моделей. Не дивно, що паралельно з прогресом у чипах розвиваються й альтернативні джерела енергії. Наприклад, одна з американських компаній отримала перший у світі дозвіл на будівництво термоядерної електростанції. Майбутнє обчислень і майбутнє енергетики, схоже, розвиваються пліч-о-пліч.
