IBM обіцяє розмістити близько 100 млрд транзисторів на одній мікросхемі

Корпорація IBM представила, за словами її представників, першу у світі технологію виготовлення мікросхем з розміром транзисторів менше 1 нанометра, розроблену для розміщення майже 100 мільярдів транзисторів на кристалі розміром з ніготь. Це приблизно вдвічі перевищує щільність попередньої 2-нм тестової мікросхеми IBM, вперше продемонстрованої у 2021 році. До речі, сьогодні найменші та найпотужніші мікросхеми містять максимум близько 80 мільярдів транзисторів.

В основі цього анонсу лежить технологія NanoStack. Це тривимірна конструкція транзисторів на основі нанолистів, яка масштабується вертикально, тобто вздовж осі z, шляхом укладання та зсуву CMOS-пристроїв. На відміну від сучасних архітектур на основі нанолистів, які також були вперше запроваджені IBM і які зараз впроваджують провідні фабрики при технологічних процесах 3 нм та 2 нм, NanoStack об’єднує два транзистори на основі нанолистів у єдину вертикальну структуру, причому кожен ярус оптимізовано незалежно та підключено з протилежних сторін. Кожен транзистор у продемонстрованій структурі використовує три нанолисти товщиною менше 5 нм, шириною приблизно «15 атомів кремнію», розділені прокладками товщиною близько 9 нм. Потім два таких пристрої з’єднуються вертикально за допомогою технології з використанням ультратонкого діелектрика, яку IBM описує як ключову інновацію. Оскільки верхній і нижній пристрої можуть використовувати різні матеріали каналу, діелектрики та метали, IBM стверджує, що NanoStack — це не просто окремий прийом, а скоріше платформа транзисторів, яку можна розширювати протягом кількох поколінь: 7 ангстрем (Å), 5 Å, 3 Å і, потенційно, аж до 1 Å згідно з внутрішньою дорожньою картою компанії.

У контексті мікросхем ангстрем дорівнює десятій частині нанометра. На основі внутрішніх порівняльних тестів із технологічним вузлом 2 нм компанія заявила, що її нові мікросхеми забезпечать на 50 % вищу продуктивність при тій самій потужності або на 70 % меншу потужність при тій самій продуктивності. «Big Blue» також підкреслила 40-відсоткове поліпшення масштабування площі комірок статичної оперативної пам’яті (SRAM) порівняно з технологією 2 нм.

Цю зміну IBM охарактеризувала як «крок, якого галузь не бачила вже понад десятиліття», і який може бути особливо важливим для прискорювачів штучного інтелекту, від яких залежить успіх або провал проектів, що залежать від пропускної здатності вбудованої пам’яті… За словами Хуйміна Бу, віцепрезидента IBM з досліджень і розробок у галузі кремнієвих технологій, NanoStack — це нова парадигма. Вона переводить мікросхеми на повне тривимірне масштабування та забезпечує галузі щонайменше «ще одне десятиліття» прогресу в логіці, оскільки технологічний процес переходить від нанометрів до ангстрем… Збільшення щільності SRAM на 40 % також може допомогти архітекторам розмістити кеш-пам’ять та вбудовану пам’ять ближче до обчислювальних блоків, скоротивши накладні витрати на переміщення даних під час навчання та інференції.

Як йдеться у статті, IBM бачить можливість впровадження цієї технології у виробництво «вже протягом найближчих 5 років» і «очікує, що NanoStack з часом стане основою для центральних процесорів (CPU), графічних процесорів (GPU), мобільних систем на кристалі (SoC) та масивів SRAM.

Читайте також статтю про Eagle Computer: історія зірки ринку ПК, яку згубив судовий позив IBM.