Компания IBM представила новую конструкцию микросхемы, которая, по ее словам, позволит производителям разместить 100 миллиардов транзисторов на кремниевом чипе размером с ноготь.
В настоящее время стандартный размер микросхем, измеряемый в нанометрах — одна миллиардная доля метра и размер нескольких атомов — составляет около двух нанометров (нм).
Однако IBM утверждает, что новая технология производства чипов эквивалентна примерно 0,7 нм, что может сделать ее первой в мире известной технологией производства чипов с техпроцессом менее 1 нм.
Однако пройдет еще несколько лет, прежде чем эта технология микросхем будет готова к серийному производству.
По утверждению компании, в ходе испытаний ее прототип показал на 50% лучшие результаты, чем собственный 2-нм чип, и был на 70% более энергоэффективным.
Компания заявляла об аналогичном повышении производительности, когда представила свою 2-нм технологию чипов в 2021 году, утверждая тогда, что тесты этих, немного больших по размеру, чипов показали аналогичные скачки в производительности и энергоэффективности.
Джей Гамбетта, директор IBM Research и научный сотрудник IBM, назвал технологию NanoStack «знаковым моментом» для будущего микросхем.
«Благодаря нашей новой архитектуре NanoStack мы не просто уменьшаем размеры транзисторов, мы заново изобретаем способ производства микросхем, чтобы обеспечить значительно большую мощность и энергоэффективность», — сказал он.
Мощность упаковки
Транзисторы являются основными строительными блоками кремниевых чипов, которые обеспечивают вычислительную мощность для всей мировой электроники, включая смартфоны, игровые приставки и ноутбуки.
Они также стали важнейшими компонентами мощных компьютеров, размещенных в центрах обработки данных, обрабатывающих целый ряд повседневных цифровых операций, от потокового вещания до онлайн-банкинга, и обеспечивающих бум генеративного искусственного интеллекта.
Чем больше транзисторов производители могут разместить на микросхеме, тем мощнее становится микросхема, а значит, и тем больше функций могут выполнять устройства.
В то же время, разработчики стремятся сделать сами микросхемы всё меньше и меньше.
На протяжении десятилетий количество транзисторов, которые можно разместить на микросхеме, удваивалось каждые два года: это явление известно как закон Мура.
Однако, учитывая, что на некоторых микросхемах сейчас размещаются миллиарды транзисторов, поддерживать такой темп роста становится все сложнее, и эксперты в целом сходятся во мнении, что он не может продолжаться бесконечно.
Чтобы попытаться расширить матрицу, вместо того чтобы пытаться разместить больше транзисторов на поверхности горизонтально, разработчики микросхем уже некоторое время сосредотачиваются на трехмерных альтернативах, по сути, изменяя форму транзисторов, чтобы сделать их выше.
Подход IBM заключается в том, чтобы также накладывать листы с ними друг на друга.
Профессор Алан Вудворд, специалист по информатике из Университета Суррея, сравнил это со строительством большого многоквартирного дома, а не жилых домов в городе.
«Технология NanoStack от IBM — это все равно что предложить построить 100-этажный небоскреб», — сказал он, добавив, что, по его мнению, ближайшие конкуренты компании, такие как Samsung и Intel, благодаря собственным разработкам в области 3D-чипов, ближе к 30-50-этажным зданиям.
Среди проблем, стоящих перед разработчиками 3D-чипов, — перегрев: транзисторы могут сильно нагреваться во время работы, и тепло поднимается вверх.
Кроме того, если слои между ними слишком тонкие, это иногда препятствует их выключению в нужный момент, что приводит к неработоспособности микросхемы.
«Думаю, справедливо будет сказать, что предложения IBM являются самыми амбициозными», — заявил профессор Вудворд.