IBM представила экспериментальный чип с транзисторами размером 0,7 нм на основе архитектуры NanoStack. Транзисторы размещаются вертикально друг над другом, что позволяет уместить почти 100 млрд элементов на площади с ноготь — вдвое больше, чем у современных 2-нм решений. Технология обещает до 50% прироста производительности или до 70% снижения энергопотребления. По словам исследователей, в будущем технология может привести к созданию элементов размером всего 0,1 нм.
Новый демонстрационный чип использует транзисторы размером 7 ангстремов, что соответствует 0,7 нм или ширине молекулы глюкозы. Это значительно меньше современных 2-нм технологических процессов, применяемых в передовых процессорах для искусственного интеллекта, суперкомпьютеров и графических ускорителей. При этом в индустрии обозначение «нанометров» отражает не всегда точный физический размер транзистора, а скорее поколение производственной технологии.
Главным нововведением стала архитектура NanoStack, которая позволяет размещать нанолисты транзисторов вертикально друг над другом, а не только рядом на одной плоскости. Такой подход увеличивает плотность компонентов: по оценке IBM, чипы на основе новой технологии смогут разместить почти 100 млрд транзисторов на площади размером с ноготь у человека — вдвое больше, чем современные 2-нм решения.
Уменьшение транзисторов ниже 2 нм сталкивается с физическими пределами. При сокращении размеров усиливаются проблемы утечки тока и захвата заряда, что усложняет дальнейшее масштабирование. IBM утверждает, что архитектура NanoStack помогает преодолеть эти ограничения за счёт трехмерного размещения нанолистов — лицевая и обратная стороны транзисторов могут независимо использоваться для передачи сигналов и питания.
Новая технология может обеспечить до 50% прироста производительности или до 70% снижения энергопотребления по сравнению с 2-нм платформами. Помимо этого, исследователи сообщили о 40-процентном уменьшении ячеек SRAM — это позволит производителям выпускать более плотные и энергоэффективные чипы, способные справляться с растущими требованиями ИИ к памяти.
Разработка особенно важна для ИИ-инфраструктуры, где рост размеров моделей требует все больше вычислительных ресурсов и энергии. Более компактные и эффективные чипы могут использоваться в центрах обработки данных, ускорителях ИИ, процессорах общего назначения и системах управления для будущих квантовых компьютеров, которым также необходимы мощные классические вычислительные компоненты.
IBM подчеркивает, что NanoStack — это не просто уменьшение существующих транзисторов, а переход к новой архитектуре производства микросхем. Компания считает, что технология сможет стать следующим массовым стандартом и сохранить дальнейшее масштабирование полупроводников как минимум еще на десятилетие. Первые коммерческие продукты на основе новой архитектуры могут появиться в течение ближайших пяти лет.