2 часов назад
1
Корпорация IBM представила новую архитектуру полупроводниковых чипов Nanostack, которая позволяет разместить почти 100 миллиардов транзисторов на кристалле размером с человеческий ноготь. По плотности размещения элементов это почти вдвое превосходит предыдущее поколение технологий компании и открывает путь к более мощным и экономичным вычислительным системам для искусственного интеллекта.
Главный инфоповод заключается в том, что IBM называет свою разработку первой в мире технологией чипов класса «менее 1 нанометра». Однако речь не идёт о буквальном создании транзисторов размером меньше одного нанометра. Современная физика уже давно столкнулась с ограничениями миниатюризации: при столь малых масштабах начинают мешать квантовые эффекты, утечки тока и другие фундаментальные проблемы. Поэтому обозначение »0,7 нм» в данном случае отражает не реальные размеры элементов, а уровень интеграции и вычислительной эффективности технологии.
Компания использует для новой платформы обозначение «узел 7 ангстрем». Ангстрем — это единица длины, равная одной десятой нанометра. Таким образом, 7 ангстрем соответствуют 0,7 нм. Подобные названия давно перестали отражать физические размеры транзисторов. Если в 1970–1980-х годах техпроцесс 180 нм действительно подразумевал элементы такого масштаба, то современные обозначения 3 нм, 2 нм или 0,7 нм являются скорее поколениями технологий, чем прямым указанием размеров.
Фото: IBM
Основой новой разработки стала архитектура Nanostack, в которой транзисторы размещаются не только рядом друг с другом, но и вертикально друг над другом. Такой подход позволяет продолжать наращивать плотность размещения элементов даже тогда, когда традиционное уменьшение размеров практически достигло физических пределов.
Базовый элемент Nanostack состоит из двух соединённых вертикально транзисторов. Каждый из них включает три нанолиста — сверхтонких кремниевых слоёв толщиной около 5 нанометров. Для сравнения, это примерно 15 рядов атомов кремния. Между отдельными нанолистами сохраняется расстояние около 9 нанометров.
Новая архитектура стала развитием технологии нанолистовых транзисторов, которую IBM впервые продемонстрировала ещё в 2021 году при создании своего экспериментального 2-нм техпроцесса. Именно эта концепция впоследствии стала основой для большинства передовых производственных линий отрасли.
Согласно опубликованным техническим расчётам IBM, переход к Nanostack способен обеспечить либо до 50% прироста вычислительной производительности, либо до 70% повышения энергоэффективности по сравнению с предыдущим поколением 2-нм чипов компании. Эти показатели особенно важны для центров обработки данных, где системы искусственного интеллекта уже сегодня потребляют огромные объёмы электроэнергии.
Технология впервые была представлена на конференции IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits 2025 в японском Киото. Затем на симпозиуме VLSI 2026 специалисты IBM продемонстрировали ещё одно важное достижение — значительное улучшение масштабирования памяти SRAM.
SRAM (Static Random Access Memory, статическая память с произвольным доступом) используется в кэш-памяти процессоров и ускорителей искусственного интеллекта. Она обеспечивает очень быстрые операции чтения и записи данных, однако занимает много площади на кристалле и потребляет заметное количество энергии.
Инженерам IBM удалось увеличить плотность размещения SRAM примерно на 40%. Для этого был разработан новый вариант битовых ячеек памяти с шахматным расположением каналов транзисторов. Каждая такая ячейка состоит из шести транзисторов и служит для хранения одного бита информации. Новая конструкция позволила уменьшить высоту ячейки на 40% и разместить больше памяти на той же площади кристалла.
Для индустрии искусственного интеллекта это может оказаться не менее важным достижением, чем сами новые транзисторы. По словам представителей IBM, в последних поколениях микросхем прогресс в масштабировании SRAM практически остановился. Например, при переходе от 3-нм к 2-нм технологиям выигрыш по плотности размещения такой памяти составил лишь несколько процентов.
Несмотря на громкую презентацию технологии, IBM сама не занимается массовым выпуском коммерческих процессоров. Компания разрабатывает фундаментальные полупроводниковые решения, которые затем передаются промышленным партнёрам. Так, японская компания Rapidus использует наработки IBM для создания будущих 2-нм производственных линий, а южнокорейская Samsung сотрудничает с корпорацией по ряду направлений коммерциализации полупроводниковых технологий.
При этом влияние IBM на отрасль выходит далеко за рамки официальных партнёрств. Например, тайваньская компания TSMC независимо разработала собственные версии нанолистовых транзисторов для своих 2-нм производственных процессов. По словам вице-президента подразделения IBM Semiconductors Global R&D и IBM Research Хуимина Бу (Huiming Bu), именно нанолистовые транзисторы сегодня стали основой практически всех передовых 3-нм и 2-нм технологий ведущих мировых производителей.
IBM пока не раскрывает, какие компании смогут первыми внедрить новую архитектуру Nanostack в коммерческие продукты. Однако в корпорации считают, что серийное производство чипов класса менее 1 нм может начаться в течение ближайших пяти лет, а в масштабах всей индустрии технология имеет хорошие шансы стать новым отраслевым стандартом в течение следующего десятилетия.
Если эти прогнозы оправдаются, то Nanostack может стать следующим крупным этапом развития микроэлектроники после перехода к нанолистовым транзисторам. Для индустрии искусственного интеллекта это означает возможность продолжать наращивать вычислительную мощность без пропорционального роста энергопотребления — проблему, которая сегодня становится одним из главных ограничений развития современных ИИ-систем.
© iXBT
English (US) · 
Russian (RU) ·