IBM Meluncurkan Chip Sub-1 Nanometer dengan 100 Miliar Transistor, Memperpanjang Hukum Moore

IBM pada hari Kamis meluncurkan teknologi chip sub-1 nanometer pertama di dunia, sebuah prototipe riset pada node 0,7 nanometer yang mengemas hampir 100 miliar transistor ke dalam chip seukuran kuku jari.

• Poin-Poin Utama:
• • Chip nanostack IBM pada node 0,7 nm mengemas hampir 100 miliar transistor, hampir 2x kepadatan chip IBM tahun 2021.
• • Arsitektur 3D ini memberikan efisiensi energi hingga 70% lebih tinggi, menargetkan beban kerja akselerator kecerdasan buatan (AI) dengan peningkatan scaling SRAM sebesar 40%.
• • IBM Research melihat jalur menuju produksi dalam waktu lima tahun dan memproyeksikan bahwa desain nanostack mendukung setidaknya satu dekade scaling semikonduktor yang berkelanjutan.

Arsitektur Baru, Bukan Sekadar Chip yang Lebih Kecil

Pengumuman ini berfokus pada apa yang disebut IBM sebagai "nanostack," sebuah arsitektur transistor tiga dimensi yang benar-benar baru yang dikembangkan di fasilitas riset semikonduktornya di Albany, New York. Desain ini menumpuk dan menyusun transistor secara vertikal dalam dua lapisan yang diikat, menggunakan bahan dielektrik ultra-tipis untuk memisahkannya.

Pendekatan itu berbeda secara fundamental dari teknologi nanosheet yang dipelopori IBM dan diadopsi oleh industri yang lebih luas. Nanosheet memampatkan fitur dalam dua dimensi. Nanostack menambahkan kepadatan dalam dimensi ketiga.

"Kami tidak hanya membuat transistor yang lebih kecil, kami menemukan kembali cara chip dibuat untuk memberikan daya dan efisiensi energi yang jauh lebih besar," kata Jay Gambetta, Direktur IBM Research dan IBM Fellow.

Apa yang Ditunjukkan oleh Angka-Angka

Hasil teknis yang dipublikasikan IBM, yang disajikan di VLSI 2026, melaporkan hal berikut dibandingkan dengan chip 2 nm IBM dari tahun 2021:

• Kepadatan transistor hampir 2x lipat
• Performa hingga 50% lebih tinggi
• Efisiensi energi hingga 70% lebih tinggi
• Peningkatan 40% dalam scaling SRAM

Peningkatan SRAM penting khususnya untuk beban kerja AI. Bandwidth memori on-chip adalah faktor pembatas untuk akselerator AI, dan scaling SRAM yang lebih baik memungkinkan perancang chip untuk menempatkan lebih banyak memori lebih dekat ke prosesor tanpa menambah area atau konsumsi daya.

Mengapa Label 0,7 nm Membutuhkan Konteks

Angka node proses modern tidak lagi sesuai dengan dimensi fisik literal. Lapisan saluran transistor dalam desain nanostack IBM berukuran kira-kira setebal 5 nanometer, atau sekitar 15 atom silikon. Penunjukan 0,7 nm mencerminkan generasi kepadatan dan performa, bukan pengukuran langsung setiap fitur pada chip.

IBM mengakui hal ini secara langsung. Posisi perusahaan adalah bahwa metode nanostack memberikan keuntungan efektif yang diharapkan dari scaling sub-1 nm dengan menjadi vertikal daripada mengecilkan setiap dimensi mendekati batas atom.

Jalan ke Depan untuk Hukum Moore

Industri semikonduktor telah menghadapi tekanan yang meningkat karena penyusutan dua dimensi tradisional mencapai batas fisik, termasuk tunneling kuantum, disipasi panas, dan biaya manufaktur. Laju keuntungan dari peningkatan litografi murni telah melambat.

Pendekatan IBM mengatasi hal ini dengan menambahkan kepadatan melalui integrasi sekuensial 3D. Perusahaan memproyeksikan bahwa arsitektur nanostack dapat mendukung setidaknya satu dekade scaling yang berkelanjutan dari titik ini.

Dan Hutcheson dari Techinsights mengatakan perkembangan ini menempatkan "10, 15 tahun lagi ke dalam peta jalan."

Pesaing utama seperti Intel, Samsung, dan TSMC sedang mengejar strategi transistor tiga dimensi terkait, termasuk desain FET komplementer. Pengumuman IBM mewakili demonstrasi kerja dari jalur yang telah diverifikasi pada ambang sub-1 nm.

Ekosistem Riset Albany

IBM melakukan pekerjaan ini bersama mitra termasuk Lam Research, Tokyo Electron, dan SCREEN Semiconductor Solutions. Fasilitas Albany juga akan menampung alat litografi Extreme Ultraviolet Numerical Aperture Tinggi dari ASML, sebuah sistem yang diperlukan untuk fase berikutnya dari scaling logika.

IBM secara terpisah mengumumkan rencana untuk membentuk Anderon, sebuah foundry kuantum mandiri yang dimaksudkan untuk memproduksi wafer kuantum dalam skala komersial.

Garis Waktu Menuju Produksi

Chip nanostack masih merupakan prototipe riset, meskipun IBM mengonfirmasi bahwa chip tersebut telah menunjukkan operasi inverter CMOS fungsional dengan kinerja switching yang diharapkan. IBM melihat jalur menuju adopsi produksi dalam waktu lima tahun, atau sekitar tahun 2031.

Pengumuman ini tidak menandakan perilisan produk yang akan segera terjadi. Ini menandakan bahwa generasi berikutnya dari perangkat keras industri memiliki fondasi struktural yang layak.