W skrócie
- IBM wprowadził technologię NanoStack w węźle 0,7 nm, umożliwiając podwojenie gęstości tranzystorów na krzemowej płytce w porównaniu do rozwiązań 2 nm z 2021 r., przy jednoczesnym wzroście wydajności o 50 proc. i efektywności energetycznej o 70 proc.
- Pierwszy mikroprocesor w technologii poniżej 1 nanometra bazuje na architekturze 3D z wieloma piętrami tranzystorów, a wdrożenie tej technologii do produkcji planowane jest w ciągu około 5 lat.
- Prace nad technologią prowadzone są w ośrodku IBM w Albany, a producent zapowiedział także utworzenie niezależnej odlewni kwantowej Anderon.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
IBM pokazał rewolucyjny procesor. Pierwszy zeskalowany poniżej 1 nm
IBM zaprezentował przełomowy projekt układu scalonego, który pozwala na umieszczenie niemal 100 miliardów tranzystorów na krzemowej płytce wielkości paznokcia. Jest to technologia oznaczona jako węzeł 0,7 nm (lub "7 angstrom node"), co czyni ją pierwszym znanym rozwiązaniem w branży, które schodzi poniżej bariery 1 nanometra. Osiągnięcie to stanowi zwrotny moment dla sektora technologicznego mierzącego się z fizycznymi ograniczeniami tradycyjnego skalowania krzemu.
Obecny standard rynkowy dla najbardziej zaawansowanych procesorów oscyluje wokół 2 nm. Okazuje się, że da się zejść jeszcze niżej. Nowa technologia od IBM, nazwana "NanoStack", niemal podwaja gęstość upakowania elementów w porównaniu do rozwiązań 2 nm zaprezentowanych przez legendarnego producenta w 2021 r.
Choć na masowe wdrożenie tego rozwiązania do produkcji przyjdzie poczekać jeszcze około 5 lat, prototypy już teraz wykazują ogromny potencjał. W testach laboratoryjnych nowa architektura osiągnęła o 50 proc. wyższą wydajność i o 70 proc. większą efektywność energetyczną w zestawieniu z układami 2 nm.
NanoStack jest jak drapacz chmur wśród mikroprocesorów
Tranzystory stanowią fundamentalny budulec chipów napędzających smartfony, konsole, laptopy oraz centra danych obsługujące m.in. bankowość elektroniczną i technologię generatywnej sztucznej inteligencji (GenAI). Przez dekady rozwój branży opierał się na prawie Moore'a, zgodnie z którym liczba tranzystorów na chipie podwajała się co dwa lata. Obecnie jednak, przy miliardach elementów na jednej płytce, dalsze poziome zagęszczanie staje się niemal niemożliwe.
Aby ominąć te bariery, inżynierowie IBM postawili na architekturę trójwymiarową, polegającą na pionowym układaniu i naprzemiennym warstwowaniu tranzystorów przy użyciu sekwencyjnej integracji 3D. Profesor Alan Woodward, informatyk z Uniwersytetu w Surrey, porównał to podejście do budowy drapaczy chmur zamiast domów jednorodzinnych. "NanoStack od IBM jest jak propozycja 100-piętrowego wieżowca" - skomentował ekspert, oceniając, że najwięksi rywale, tacy jak Samsung czy Intel, realizują obecnie projekty przypominające budynki 30-50 piętrowe.
Trójwymiarowa, wielopiętrowa struktura wiąże się jednak z ogromnymi wyzwaniami inżynieryjnymi. Kluczowym problemem jest odprowadzanie ciepła, które naturalnie zmierza do góry. Istnieje też zjawisko uniemożliwiające prawidłowe wyłączanie się tranzystorów, gdy warstwy izolujące między nimi stają się zbyt cienkie. Mimo to eksperci oceniają propozycję IBM jako najbardziej ambitną na rynku.
Technologia przyszłości. Baza dla AI na następną dekadę
Gęstość upakowania tranzystorów na płytce krzemowej, choć rekordowa dla całej branży, nie jest jedynym osiągnięciem weterana w branży PC. "Najnowszy przełom IBM w dziedzinie układów scalonych to kamień milowy w historii informatyki, który wprowadza technologię ponad erę nanometrową, wprost do skali atomowej. Z naszą nową architekturą NanoStack nie tylko tworzymy mniejsze tranzystory, ale też na nowo wymyślamy sposób budowy chipów, by zapewnić radykalny wzrost wydajności i efektywności energetycznej" - skomentował dyrektor IBM Research i IBM Fellow, Jay Gambetta. "Ta pierwsza w branży innowacja kontynuuje tradycję IBM jako lidera technologii następnej generacji oraz kładzie fundamenty pod następną erę komputerów".
Działanie architektury NanoStack zostało zweryfikowane eksperymentalnie. Badacze potwierdzili fizyczną wykonalność projektu i stabilność obliczeń poprzez ultracienkie wiązanie dielektryczne w integracji CMOS, prezentację technologii dual-channel oraz poprawne funkcjonowanie inwertera CMOS. Dodatkowo badania przedstawione na konferencji VLSI 2026 wykazały, że NanoStack pozwala na skalowanie pamięci SRAM rzędu 40 proc., co umożliwi projektowanie wydajniejszych procesorów zdolnych sprostać wymaganiom przepustowości, stawianym przez zaawansowane obciążenia AI.
Projekt otwiera drogę do tzw. skalowania na poziomie angstremów, gdzie wymiary struktur zbliżają się do wielkości pojedynczych atomów. Według prognoz IBM architektura ta zapewni stabilną bazę dla rozwoju półprzewodników na co najmniej najbliższą dekadę.
Legenda nie gaśnie. IBM rozwija innowacje dla komputerów kwantowych
Prace nad tą przełomową nanotechnologią prowadzone są w ośrodku badawczym w Albany w stanie Nowy Jork. Laboratorium to zostanie wkrótce wyposażone w zaawansowane narzędzie do litografii High NA EUV (High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet), stworzone przez firmę ASML, które pozwala na ultraprecyzyjne tworzenie obwodów drukowanych. IBM rozwija te procesy we współpracy z partnerami branżowymi, takimi jak Lam Research Corp., Tokyo Electron oraz SCREEN Semiconductor Solutions.
Równolegle producent ogłosił plany utworzenia Anderon - pierwszej na świecie wyspecjalizowanej odlewni kwantowej typu pure-play. Jako niezależna spółka Anderon ma wykorzystać doświadczenie IBM w obszarze półprzewodników i komputerów kwantowych, aby ugruntować pozycję USA w produkcji płytek kwantowych.
Pierwsze komercyjne wdrożenia technologii NanoStack w architekturze Sub-1nm spodziewane są w ciągu najbliższych 5 lat.
