Kohti alle 1 nanometrin siruteknologiaa

IBM on julkistanut merkittävän puolijohdeläpimurron esitellessään maailman ensimmäisen alle nanometrin (nm) siruteknologian, jossa on vallankumouksellinen 0,7 nm:n eli 7 Ångstromin transistoriarkkitehtuuri.

Uusi alle 1 nm:n siru pakkaa lähes 100 miljardia transistoria kynnen kokoiselle sirulle, joka on lähes kaksinkertainen tiheyteen verrattuna IBM:n vuonna 2021 julkistamaan 2 nm:n siruun.

Useiden rakenteellisten ja materiaali-innovaatioiden, kuten IBM:n uraauurtavan kolmiulotteisen nanopinoarkkitehtuurin, ansiosta teknologia osoittaa, kuinka suorituskyvyn ja tehokkuuden jatkuva parantaminen on mahdollista, vaikka sirun ominaisuudet lähestyisivät atomien mittoja.

Julkaistujen teknisten tulosten mukaan uuden sirun ennustetaan tarjoavan merkittävän harppauksen ominaisuuksissa – jopa 50 prosenttia enemmän suorituskykyä tai 70 prosenttia parempi energiatehokkuus kuin IBM:n 2 nm:n solmusiruilla – ja tehostavan laskentatehoa sovelluksissa aina generatiivisesta tekoälystä ja pilvi-infrastruktuurista seuraavan sukupolven elektronisiin laitteisiin.

Nanostack, läpimurto sirusuunnittelussa

Tämän sirun valmistamiseksi IBM:n tutkijat kehittivät täysin uuden transistoriarkkitehtuurin, nimeltään "nanostack", joka on alan ensimmäinen tunnettu kolmiulotteinen nanosuikalepohjainen rakenne. Nanostack edustaa merkittävää edistysaskelta nanosuikaleteknologiaan, alan nykyiseen, IBM:n keksimään huippuarkkitehtuuriin, verrattuna.

Nanostack-rakenne pinoaa ja porrastaa transistoreita pystysuunnassa hyödyntäen 3D-peräkkäistä integrointia useampien transistorien pakkaamiseksi sirulle. Rakenne mahdollistaa myös erilaisten materiaaliyhdistelmien käytön kussakin pinotussa kerroksessa, mikä optimoi kunkin transistorin suorituskyvyn ja energiatehokkuuden toisistaan riippumatta.

IBM:n nanostack-arkkitehtuuri validoitiin kokeellisesti CMOS-integraation ultraohuen dielektrisen sidoksen avulla, demonstroimalla kaksikanavaista suunnittelukykyä ja toiminnallista CMOS-invertteritoimintaa odotetulla kytkentäteholla. Yhdessä nämä tulokset vahvistavat, että nanostack-teknologia voidaan fyysisesti rakentaa ja että se tukee todellista laskentaa.

Lisäksi IBM:n tutkijat osoittivat VLSI 2026 -tapahtumassa esitellyssä uudessa tutkimuksessa, että nanostack-arkkitehtuuri tarjoaa 40 prosentin skaalautuvuuden SRAM-muistissa, mikä avaa sirusuunnittelijoille mahdollisuuden luoda paljon tehokkaampia siruja ja samalla tukea edistyneiden tekoälytyökuormien suuren kaistanleveyden datavaatimuksia.

Aiheesta aiemmin:

Piitä pinoten Mooren lakia laajentamaan

Kolmanteen ulottuvuuteen