IBM представила архитектуру чипа sub-1 нанометра под названием nanostack, вмещающую почти 100 миллиардов транзисторов на 0,7 нм техпроцессе, на конференции VLSI 2026. Трёхмерная конструкция обеспечивает до 70% большей энергоэффективности и почти вдвое большую плотность транзисторов по сравнению с чипом IBM на 2 нм от 2021 года, ориентируясь на рабочие нагрузки акселераторов ИИ с улучшением масштабирования SRAM на 40%. IBM Research прогнозирует, что архитектура nanostack поддерживает как минимум десятилетие продолжающегося масштабирования полупроводников, решая растущее давление отрасли, поскольку традиционное двумерное уменьшение сталкивается с физическими ограничениями, включая квантовое туннелирование и рассеивание тепла.
IBM представляет трёхмерную транзисторную архитектуру Nanostack
Объявление сосредоточено на nanostack — трёхмерной транзисторной архитектуре, разработанной в исследовательском центре полупроводников IBM в Олбани, штат Нью-Йорк. Конструкция укладывает и смещает транзисторы вертикально в два склеенных слоя, используя ультратонкий диэлектрический материал для их разделения. Этот подход принципиально отличается от нанолистовой технологии, которую IBM разработала первой и которую приняла более широкая отрасль — нанолисты сжимали элементы в двух измерениях, в то время как nanostack добавляет плотность в третьем.
«Мы не просто делаем транзисторы меньше — мы переосмысливаем, как создаются чипы, чтобы обеспечить гораздо большую производительность и энергоэффективность», — сказал Джей Гамбетта, директор IBM Research и научный сотрудник IBM.
Чип Nanostack обеспечивает почти двойную плотность и 70-процентный прирост энергоэффективности
Опубликованные технические результаты IBM, представленные на VLSI 2026, сообщают о следующем по сравнению с чипом IBM на 2 нм от 2021 года:
- Почти вдвое большая плотность транзисторов
- До 50% большей производительности
- До 70% большей энергоэффективности
- Улучшение масштабирования SRAM на 40%
Прирост SRAM особенно важен для рабочих нагрузок ИИ. Пропускная способность внутричиповой памяти является ограничивающим фактором для акселераторов ИИ, и лучшее масштабирование SRAM позволяет разработчикам чипов размещать больше памяти ближе к процессору без увеличения площади или энергопотребления.
IBM уточняет, что обозначение 0,7 нм отражает поколение плотности
Номера современных технологических узлов больше не соответствуют буквальным физическим размерам. Слои транзисторных каналов в конструкции IBM nanostack имеют толщину примерно 5 нанометров, или около 15 атомов кремния. Обозначение 0,7 нм отражает поколение плотности и производительности, а не прямое измерение каждого элемента на чипе. IBM прямо признала это, заявив, что метод nanostack достигает эффективного прироста, ожидаемого от масштабирования ниже 1 нм, за счёт увеличения вертикальности, а не уменьшения каждого размера до атомных пределов.
IBM прогнозирует, что Nanostack обеспечит десятилетие продолжающегося масштабирования
Полупроводниковая промышленность столкнулась с растущим давлением, поскольку традиционное двумерное уменьшение сталкивается с физическими ограничениями, включая квантовое туннелирование, рассеивание тепла и стоимость производства. Темпы прироста от улучшений литографии замедлились. Подход IBM решает эту проблему, добавляя плотность за счёт последовательной трёхмерной интеграции. Компания прогнозирует, что архитектура nanostack сможет поддерживать масштабирование по меньшей мере ещё десятилетие.
Дэн Хатчесон из Techinsights сказал, что эта разработка «добавляет ещё 10–15 лет на дорожную карту». Крупные конкуренты, такие как Intel, Samsung и TSMC, реализуют связанные стратегии трёхмерных транзисторов, включая конструкции комплементарных полевых транзисторов (CFET). Объявление IBM представляет собой рабочую демонстрацию проверенного пути на пороге ниже 1 нм.
IBM проводит исследования на объекте в Олбани с отраслевыми партнёрами
IBM ведёт эту работу вместе с партнёрами, включая Lam Research, Tokyo Electron и SCREEN Semiconductor Solutions. На объекте в Олбани также будет размещена литографическая система с высокой числовой апертурой и экстремальным ультрафиолетом от ASML — система, необходимая для следующего этапа масштабирования логики. IBM отдельно объявила о планах сформировать Anderon — самостоятельное квантовое производство, предназначенное для изготовления квантовых пластин в коммерческом масштабе.
IBM видит путь к производству в течение пяти лет
Чип nanostack остаётся исследовательским прототипом, хотя IBM подтвердила, что продемонстрировала функциональную работу КМОП-инвертора с ожидаемыми характеристиками переключения. IBM видит путь к внедрению в производство уже через пять лет. Анонс не означает неизбежный выпуск продукта — он указывает на то, что следующее поколение аппаратного обеспечения отрасли имеет жизнеспособную структурную основу.
Часто задаваемые вопросы
Что IBM представила на VLSI 2026?
IBM представила архитектуру чипа суб-1 нанометра под названием nanostack на VLSI 2026, вмещающую почти 100 миллиардов транзисторов на 0,7 нм техпроцессе с трёхмерной конструкцией, которая укладывает транзисторы вертикально в два склеенных слоя.
Как чип IBM nanostack сравнивается с её чипом на 2 нм от 2021 года?
Чип IBM nanostack обеспечивает почти вдвое большую плотность транзисторов, до 50% большей производительности, до 70% большей энергоэффективности и улучшение масштабирования SRAM на 40% по сравнению с чипом IBM на 2 нм от 2021 года.
Когда IBM прогнозирует, что чип nanostack достигнет производства?
IBM видит путь к внедрению в производство уже через пять лет, при этом архитектура nanostack, по прогнозам, обеспечит как минимум десятилетие продолжающегося масштабирования полупроводников.
