IBM anuncia arquitetura de chip "Nanostack" de 0.7 nanómetros: densidade é o dobro da geração atual, produção em massa dentro de 5 anos

No dia 25, a IBM anunciou a primeira tecnologia de chip de 0,7 nanómetro do mundo, adotando a nova arquitetura de empilhamento tridimensional de nanofolhas "Nanostack", integrando quase 100 mil milhões de transístores num único chip, com densidade dupla em relação à geração de 2 nanómetros. A IBM estima que a produção em massa comece dentro de 5 anos, no máximo. (Contexto anterior: UBS e TD Cowen elevaram no mesmo dia o preço-alvo da Arm para 475 dólares, citando receitas futuras de CPU desenvolvido internamente) (Contexto adicional: Avaliado em 2,5 mil milhões de dólares! O desenvolvedor do robô humanoide Digit lista-se através de SPAC)

A indústria de semicondutores enfrenta uma parede invisível: à medida que os transístores se tornam cada vez mais pequenos, ao nível atómico, o efeito de túnel quântico começa a fazer com que a corrente «atravesse a parede», e o caminho tradicional de redução planar chega quase ao fim. A indústria chama a este gargalo o «fim da miniaturização do processo», mas a IBM afirmou na conferência de investigação VLSI 2026 que encontrou um novo caminho para contornar esta parede.

Os transístores já não se reduzem, empilham-se para cima

A arquitetura «Nanostack» publicada pela IBM, cujo nome completo é design de empilhamento tridimensional de nanofolhas (three-dimensional, nanosheet-based design). Simplificando, é que em vez de tentar tornar os transístores mais planos e mais finos, são empilhadas múltiplas camadas de transístores verticalmente como blocos de construção, permitindo que cada camada otimize independentemente o material e o desempenho.

Esta é uma atualização fundamental da tecnologia de «nanofolhas». A tecnologia de nanofolhas em si é a arquitetura mais avançada atualmente inventada pela IBM na geração anterior, e agora o Nanostack adiciona mais uma dimensão sobre ela. O diretor de investigação da IBM, Jay Gambetta, disse: «Não estamos apenas a fazer transístores mais pequenos, estamos a reinventar a forma como os chips são construídos.»

Em termos de verificação técnica, a IBM confirmou a viabilidade do Nanostack através de três testes críticos: integração CMOS com ligação dielétrica ultrafina, demonstração de engenharia de canal duplo, e operação real de um inversor CMOS. Este último é particularmente crucial, pois o inversor é a unidade de computação mais básica dos circuitos lógicos digitais; funcionar representa que esta arquitetura é viável num ambiente de circuito real.

O mesmo artigo de investigação do VLSI também mostra que a arquitetura Nanostack reduz a área da SRAM em 40%. Durante a inferência de IA, é necessário ler grandes quantidades de pesos de modelos; quanto mais densa a SRAM, maior a eficiência do chip no processamento de cargas de trabalho de IA. A redução de 40% da área significa que mais cache pode ser colocada no mesmo espaço, ou o mesmo volume de cache pode poupar mais energia.

A tensão de comparação por detrás dos números

Para compreender a escala deste anúncio, existem vários conjuntos de números que merecem ser comparados lado a lado.

Quando a IBM anunciou a tecnologia de 2 nanómetros em 2021, usou como marco a frase «500 mil milhões de transístores numa unha». Agora, a geração de 0,7 nanómetros eleva esse número para quase 100 mil milhões na mesma área, duplicando a densidade. Mas o «nó nanométrico» no contexto moderno de semicondutores não é uma dimensão física precisa, mas sim uma designação de geração tecnológica. 0,7 nanómetros não significa que os transístores tenham realmente 0,7 nanómetros de largura, mas sim uma marca de geração que representa um salto significativo em densidade, desempenho e eficiência energética em relação à geração anterior.

Dimensão de desempenho: em comparação com o chip de 2 nanómetros da IBM, o desempenho aumenta até 50% com o mesmo consumo de energia; ou inversamente, o consumo de energia reduz até 70% com o mesmo desempenho. Para clusters de treino de IA que necessitam de computação em larga escala e de longa duração, uma diferença de eficiência energética de 70% traduz-se diretamente numa redução significativa nos custos de eletricidade e arrefecimento.

Dimensão temporal: a IBM afirmou que a produção em massa é esperada «num prazo de 5 anos, no máximo». Esta expressão em si tem uma flexibilidade considerável; 5 anos é um cenário otimista, e a produção real depende de variáveis como rendimento, cadeia de abastecimento e procura dos clientes. A IBM anunciou também planos para construir a primeira fundição pura de wafers de computadores quânticos do mundo, a «Anderon», mostrando que a sua energia de investigação está a avançar simultaneamente em múltiplas vias tecnológicas.