تكشفIBMعنشريحةأقلمننانومترواحدتحتويعلى100مليارترانزستور،ممايمددقانونمور

كشفت شركة IBM يوم الخميس عن أول تقنية رقاقات دقيقة في العالم بأبعاد أقل من 1 نانومتر، نموذج أولي بحثي عند عقدة 0.7 نانومتر يحتوي على ما يقرب من 100 مليار ترانزستور على رقاقة بحجم ظفر الإصبع.

• النقاط الرئيسية:
• • تحتوي رقاقة النانوستاك من IBM عند عقدة 0.7 نانومتر على ما يقرب من 100 مليار ترانزستور، أي ما يقرب من ضعف كثافة رقاقة IBM لعام 2021.
• • توفر البنية ثلاثية الأبعاد كفاءة طاقة تصل إلى 70% أعلى، مستهدفة أحمال عمل مسرعات الذكاء الاصطناعي مع تحسين تحجيم SRAM بنسبة 40%.
• • ترى أبحاث IBM طريقًا للإنتاج خلال خمس سنوات وتتوقع أن يدعم تصميم النانوستاك على الأقل عقدًا من التوسع المستمر في أشباه الموصلات.

بنية جديدة، وليست مجرد رقاقة أصغر

يتركز الإعلان على ما تسميه IBM "النانوستاك"، وهي بنية ترانزستور ثلاثية الأبعاد جديدة تمامًا تم تطويرها في منشأة أبحاث أشباه الموصلات التابعة لها في ألباني، نيويورك. يقوم التصميم بتكديس وترتيب الترانزستورات عموديًا في طبقتين مترابطتين، باستخدام مادة عازلة فائقة الرقة لفصلها. يختلف هذا النهج اختلافًا جوهريًا عن تقنية النانو شيت التي ابتكرتها IBM وتبنتها الصناعة الأوسع. ضغطت النانو شيت الميزات في بعدين. يضيف النانوستاك الكثافة في بعد ثالث. قال جاي غامبيتا، مدير أبحاث IBM وزميل IBM: "نحن لا نصنع ترانزستورات أصغر فحسب، بل نعيد اختراع كيفية بناء الرقاقات لتقديم طاقة وكفاءة طاقة بشكل هائل."

ما تظهره الأرقام

النتائج التقنية المنشورة لـ IBM، والمقدمة في VLSI 2026، تبلغ بما يلي مقارنة برقاقة IBM 2 نانومتر من عام 2021:

• تقريبًا ضعف كثافة الترانزستور
• أداء أعلى بنسبة تصل إلى 50%
• كفاءة طاقة أكبر بنسبة تصل إلى 70%
• تحسن بنسبة 40% في تحجيم SRAM

تعتبر مكاسب SRAM مهمة بشكل خاص لأعباء عمل الذكاء الاصطناعي. عرض النطاق الترددي للذاكرة على الرقاقة هو عامل مقيد لمسرعات الذكاء الاصطناعي، ويتيح تحسين تحجيم SRAM لمصممي الرقاقات وضع ذاكرة أكبر بالقرب من المعالج دون إضافة مساحة أو استهلاك طاقة.

لماذا يحتاج تصنيف 0.7 نانومتر إلى سياق

لم تعد أرقام عقد العملية الحديثة تتوافق مع الأبعاد المادية الحرفية. يبلغ سمك طبقات قناة الترانزستور في تصميم النانوستاك من IBM حوالي 5 نانومترات، أي حوالي 15 ذرة سيليكون. يعكس تسمية 0.7 نانومتر جيل الكثافة والأداء، وليس قياسًا مباشرًا لكل ميزة على الرقاقة. اعترفت IBM بهذا بشكل مباشر. موقف الشركة هو أن طريقة النانوستاك تحقق المكاسب الفعالة المتوقعة من التحجيم دون 1 نانومتر من خلال التوجه الرأسي بدلاً من تقليص كل بُعد أقرب إلى الحدود الذرية.

طريق للمستقبل لقانون مور

واجهت صناعة أشباه الموصلات ضغوطًا متزايدة حيث يصطدم الانكماش ثنائي الأبعاد التقليدي بقيود مادية، بما في ذلك النفق الكمومي، وتبديد الحرارة، وتكلفة التصنيع. تباطأت وتيرة المكاسب من تحسينات الطباعة الحجرية البحتة. يعالج نهج IBM هذا بإضافة الكثافة من خلال التكامل التسلسلي ثلاثي الأبعاد. تتوقع الشركة أن بنية النانوستاك يمكن أن تدعم على الأقل عقدًا من التحجيم المستمر من هذه النقطة. قال دان هوتشيسون من Techinsights إن هذا التطور يضع "10 إلى 15 سنة أخرى على خارطة الطريق." يسعى المنافسون الرئيسيون مثل Intel وSamsung وTSMC إلى استراتيجيات ترانزستور ثلاثية الأبعاد ذات صلة، بما في ذلك تصميمات FET التكميلية. يمثل إعلان IBM عرضًا عمليًا لمسار تم التحقق منه عند عتبة أقل من 1 نانومتر.

النظام البيئي للأبحاث في ألباني

تجري IBM هذا العمل إلى جانب شركاء بما في ذلك Lam Research وTokyo Electron وSCREEN Semiconductor Solutions. ستضم منشأة ألباني أيضًا أداة طباعة حجرية بالأشعة فوق البنفسجية فائقة الدقة عالية الفتحة العددية من ASML، وهو نظام مطلوب للمرحلة التالية من تحجيم المنطق. أعلنت IBM بشكل منفصل عن خطط لتشكيل Anderon، وهي مسبك كمومي مستقل يهدف إلى تصنيع رقاقات كمومية على نطاق تجاري.

الجدول الزمني للإنتاج

لا تزال رقاقة النانوستاك نموذجًا أوليًا بحثيًا، على الرغم من أن IBM أكدت أنها أظهرت تشغيل عاكس CMOS وظيفي بأداء تبديل متوقع. ترى IBM طريقًا لاعتماد الإنتاج في غضون خمس سنوات، أو حوالي عام 2031. لا يشير الإعلان إلى إصدار منتج وشيك. إنه يشير إلى أن الجيل التالي من الأجهزة في الصناعة له أساس هيكلي قابل للتطبيق.