IBM представляє архітектуру чіпа «Nanostack» на 0,7 нанометра: щільність вдвічі більша за поточне покоління, масове виробництво протягом 5 років

IBM 25-го числа оголосила про першу у світі технологію чипів на 0,7 нм, яка використовує нову тривимірну архітектуру укладання нанолистів «Nanostack», інтегруючи майже 100 мільярдів транзисторів на одному чіпі, що вдвічі перевищує щільність покоління 2 нм. IBM прогнозує, що масове виробництво почнеться не раніше ніж через 5 років.
(Передісторія: UBS і TD Cowen того ж дня підвищили цільову ціну Arm до 475 доларів, обґрунтовуючи майбутніми доходами від власних процесорів)
(Додаткова інформація: Оцінка в 2,5 мільярда доларів! Розробник гуманоїдного робота Digit виходить на біржу через SPAC)

У напівпровідниковій промисловості існує невидима стіна: транзистори стають все меншими, і коли вони досягають атомного рівня, квантовий тунельний ефект починає дозволяти струму «проходити крізь стіну», і традиційний шлях зменшення плоских транзисторів майже вичерпав себе. Галузь називає це вузьке місце «кінцем масштабування техпроцесу», але IBM на конференції VLSI 2026 заявила, що знайшла новий шлях, який обходить цю стіну.

Транзистори більше не зменшуються, вони складаються вгору

Архітектура «Nanostack», представлена IBM, має повну назву «тривимірна конструкція на основі нанолистів». Простіше кажучи, замість того, щоб намагатися зробити транзистори тоншими та плоскішими, кілька шарів транзисторів розташовуються вертикально, як кубики, дозволяючи кожному шару незалежно оптимізувати матеріали та продуктивність.

Це фундаментальне оновлення технології нанолистів. Сама технологія нанолистів була винайдена IBM у попередньому поколінні і є найсучаснішою архітектурою. Тепер Nanostack додає до неї ще один вимір. Керівник досліджень IBM Джей Гамбетта сказав: «Ми не просто робимо менші транзистори, ми переосмислюємо спосіб виробництва чіпів».

З точки зору технічної верифікації, IBM підтвердила працездатність Nanostack за допомогою трьох ключових тестів: інтеграція CMOS з надтонким діелектричним з'єднанням, демонстрація двоканального інжинірингу та фактична робота CMOS-інвертора. Останнє є особливо критичним: інвертор — це найпростіший обчислювальний елемент цифрової логіки, і його робота доводить, що ця архітектура є життєздатною в реальному схемотехнічному середовищі.

Дослідницька робота на тій же конференції VLSI також показує, що архітектура Nanostack зменшує площу SRAM на 40%. Для виведення ШІ потрібно багаторазове зчитування ваг моделі, і чим щільніша SRAM, тим ефективніше чіп обробляє робочі навантаження ШІ. Скорочення площі на 40% означає, що на тій же площі можна розмістити більше кеш-пам'яті, або при тому ж обсязі кешу можна значно знизити енергоспоживання.

Порівняльний контраст чисел

Щоб зрозуміти масштаб цього оголошення, варто порівняти кілька цифр.

Коли IBM у 2021 році представила технологію 2 нм, вона рекламувала «50 мільярдів транзисторів на нігті» як віху. Тепер покоління 0,7 нм доводить цю цифру на тій же площі майже до 100 мільярдів, майже подвоюючи щільність. Однак тут «нм-вузол» у сучасному напівпровідниковому контексті не є точним фізичним розміром, а назвою технологічного покоління. 0,7 нм не означає, що транзистори дійсно мають ширину 0,7 нм, це маркер покоління, яке забезпечує значний стрибок у щільності, продуктивності та енергоефективності порівняно з попереднім.

Продуктивність: порівняно з 2-нм чіпом IBM, при однаковому енергоспоживанні продуктивність зростає до 50%; або навпаки, при однаковій продуктивності енергоспоживання знижується до 70%. Для кластерів навчання ШІ, які потребують тривалих масштабних обчислень, різниця в енергоефективності на 70% безпосередньо перетворюється на значне зниження витрат на електроенергію та охолодження.

Терміни: IBM заявляє, що масове виробництво можливе «не раніше ніж через 5 років». Це формулювання має значну гнучкість: 5 років — це оптимістичний сценарій, фактичне масове виробництво залежить від багатьох змінних, таких як вихід придатних, ланцюг поставок та попит клієнтів. IBM також оголосила про плани створити перший у світі чистий квантовий комп'ютерний ливарний завод «Anderon», що свідчить про те, що її дослідницький потенціал одночасно просувається кількома технологічними шляхами.