IBM เปิดตัวชิป 0.7nm ครั้งแรกของโลก บรรจุ 100,000 ล้านทรานซิสเตอร์ ลดพลังงาน 70%

IBM สร้างประวัติศาสตร์วงการเซมิคอนดักเตอร์อีกครั้งด้วยการเปิดตัวเทคโนโลยีชิประดับ sub-1nm เป็นครั้งแรกของโลก โดยใช้สถาปัตยกรรมใหม่ที่ชื่อว่า "nanostack" ซึ่งออกแบบด้วยโครงสร้าง 3D nanosheet ที่ซ้อนทับกันในแนวตั้ง สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้เกือบ 100,000 ล้านตัวในพื้นที่ขนาดเท่าเล็บมือ — เกือบสองเท่าของความหนาแน่นเมื่อเทียบกับชิป 2nm ที่ IBM เปิดตัวในปี 2021

IBM กล่าวว่าชิปตัวนี้สามารถให้ประสิทธิภาพสูงขึ้นถึง 50% หรือประหยัดพลังงานดีขึ้นถึง 70% เมื่อเทียบกับชิป 2nm รุ่นก่อน ขึ้นอยู่กับวิธีการออกแบบของวิศวกร

Nanostack — นวัตกรรมพลิกโฉมการออกแบบชิป

หัวใจสำคัญของการประกาศครั้งนี้คือ "nanostack" สถาปัตยกรรมทรานซิสเตอร์แบบ 3D nanosheet ระดับ industry-first ที่ IBM อธิบายว่าเป็นสถาปัตยกรรมสามมิติแท้จริง แทนที่จะบีบอัดชิ้นส่วนบนระนาบสองมิติต่อไป IBM ซ้อนและสลับทรานซิสเตอร์ในแนวตั้งเพื่อเพิ่มความหนาแน่นโดยไม่เพิ่มพื้นที่

IBM ยืนยันว่าสถาปัตยกรรม nanostack ผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการแล้ว รวมถึง:

• การเชื่อมต่อ dielectric แบบ ultra-thin ใน CMOS integration
• ความสามารถ dual-channel engineering
• การทำงานของ CMOS inverter ที่ฟังก์ชันการสวิตช์ตามที่คาดหวัง

นอกจากนี้ IBM ยังเปิดเผยว่านวัตกรรมด้านหน่วยความจำก็ก้าวหน้าเช่นกัน — nanostack ให้ SRAM scaling ที่ 40% ซึ่งเป็นส่วนสำคัญสำหรับ AI workloads ที่ต้องการ bandwidth และการเข้าถึงข้อมูลที่เร็วขึ้น

เส้นทางสู่ชิปการค้า

สิ่งสำคัญที่ต้องแยกแยะคือ นี่คืองานวิจัยเชิงสาธิต (proof-of-concept) ไม่ใช่ชิปสำหรับวางขายในแล็ปท็อปหรือเซิร์ฟเวอร์ AI ในไตรมาสหน้า IBM ระบุว่า nanostack เป็นเส้นทางสู่ผลิตภัณฑ์ในอนาคต มิใช่แพลตฟอร์มชิปเชิงพาณิชย์ที่เสร็จสมบูรณ์

อย่างไรก็ตาม IBM มีประวัติที่น่าเชื่อถือในด้านนี้ IBM Research ใช้เวลาหลายทศวรรษกับการวิจัยเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง และใช้ระบบนิเวศที่ Albany, New York เพื่อพัฒนา process technology โดยร่วมมือกับบริษัทอุปกรณ์และวัสดุต่างๆ

ไฮไลท์สำคัญคือ IBM กล่าวว่าสถานที่วิจัย Albany จะติดตั้งเครื่อง High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (High-NA EUV) lithography จาก ASML ซึ่งเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนชิปที่เล็กลงเรื่อยๆ IBM ยังทำงานร่วมกับพันธมิตรอย่าง Lam Research, Tokyo Electron และ SCREEN Semiconductor Solutions สำหรับกระบวนการและเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ sub-1nm ในอนาคต

Jay Gambetta ผู้อำนวยการ IBM Research และ IBM Fellow กล่าวว่า "นวัตกรรม industry-first นี้สานต่อมรดกของ IBM ในการเป็นผู้นำเทคโนโลยีรุ่นต่อไป และวางรากฐานสำหรับยุคถัดไปของการประมวลผล"

ที่มา:

• IBM Newsroom — IBM Debuts World's First Sub-1 Nanometer Chip Technology
• Tech Startups — IBM unveils world's first sub-1nm chip with 100 billion transistors