کالبدشکافی معماری سهبعدی Nanostack آیبیام؛ چیدمان ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور در مقیاس اتمی ۷ آنگستروم
رونمایی از نخستین فناوری تراشه ۰.۷ نانومتری جهان در نیویورک
شرکت IBM با معرفی نخستین فناوری تراشه زیر یک نانومتر جهان (۰.۷ نانومتر یا ۷ آنگستروم)، محدودیت فیزیکی دیوار صوتی سیلیکون را در هم شکست. این دستاورد که در مرکز تحقیقات آلبانی نیویورک محقق شده، بر پایه یک معماری انقلابی سهبعدی به نام Nanostack استوار است که ترانزیستورها را به جای چیدمان افقی، به صورت عمودی و پلکانی روی یکدیگر قرار میدهد. این معماری به IBM اجازه داده تا تراکمی خیرهکننده (نزدیک به ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور در فضایی به اندازه ناخن انگشت) ایجاد کند که دو برابر تراشههای ۲ نانومتری است. این تراشههای اتمی با بهرهگیری از ابزارهای High NA EUV (همکاری با ASML) طراحی شدهاند و پیشبینی میشود تا ۵۰ درصد عملکرد بالاتر یا ۷۰ درصد بهرهوری انرژی بیشتر برای هوش مصنوعی مولد و زیرساختهای ابری ارائه دهند.
دنیای پردازش، دهههاست که در رقابتی نفسگیر برای کوچکتر کردن ترانزیستورها به سر میبرد، اما اکنون IBM با معرفی نخستین فناوری تراشه زیر یک نانومتر جهان، گویی دیوار صوتی دنیای سیلیکون را شکسته است. مهندسان این غول دنیای فناوری در نیویورک، از معماری انقلابی جدیدی به نام Nanostack پردهبرداری کردهاند که در ابعاد ۰.۷ نانومتر یا همان ۷ آنگستروم عمل میکند. برای اینکه درکی از این ظرافت داشته باشیم، باید بگویم ما دیگر درباره اجزایی صحبت نمیکنیم که با میکروسکوپهای معمولی دیده شوند؛ ما در حال چیدمان بلوکهای سازنده پردازش در مقیاسی هستیم که با ابعاد تکاتمها برابری میکند. این دستاورد در حالی رخ میدهد که صنعت نیمههادی با محدودیتهای فیزیکی شدیدی در مقیاسبندی سنتی روبرو شده بود، اما این نوآوری راه را برای یک دهه آینده صنعت هموار کرده است.
قلب تپنده این فناوری، معماری سهبعدی و نوآورانه Nanostack است که برای اولین بار در جهان، ترانزیستورها را نه در کنار هم، بلکه به صورت عمودی روی یکدیگر قرار میدهد و آنها را به صورت پلکانی آرایش میدهد. اگر تراشههای سنتی را مانند خانههای ویلایی یکطبقه در یک شهر شلوغ تصور کنیم، Nanostack حکم آسمانخراشهای مدرنی را دارد که با استفاده از ارتفاع، تراکم را به شکلی سرسامآور افزایش میدهند. این معماری به IBM اجازه داده است که نزدیک به ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور را در فضایی به اندازه یک ناخن انگشت جای دهد. این یعنی تراکمی تقریباً دو برابر بیشتر از تراشههای ۲ نانومتری که تنها چند سال پیش معرفی شده بودند. نکته خیرهکننده دیگر این است که در هر طبقه از این آسمانخراش سیلیکونی، میتوان از ترکیب مواد مختلف استفاده کرد تا عملکرد و مصرف انرژی هر ترانزیستور به صورت کاملاً مستقل و بهینه تنظیم شود .
نتایج فنی منتشر شده نشان میدهد که این جهش اتمی، نتایجی بسیار ملموس در دنیای واقعی خواهد داشت. پیشبینی میشود این تراشههای جدید نسبت به نسل ۲ نانومتری، تا ۵۰ درصد عملکرد بالاتر یا ۷۰ درصد بهرهوری انرژی بیشتر ارائه دهند. این جهش عظیم، سوخت موتورهای قدرتمند هوش مصنوعی مولد (Generative AI)، زیرساختهای ابری و نسل بعدی گجتهای هوشمند را تامین خواهد کرد. در واقع، ما با پردازندههایی روبرو خواهیم بود که با اشتهای بسیار کمتری برای انرژی، کارهایی را انجام میدهند که تا پیش از این غیرممکن به نظر میرسید. همچنین تحقیقات نشان داده که این معماری باعث بهبود ۴۰ درصدی در مقیاسبندی حافظههای SRAM میشود که کلید اصلی برای پاسخگویی به نیازهای پهنای باند بالای بارهای کاری هوشمند است.
این موفقیت بزرگ محصول همکاریهای گسترده در مرکز تحقیقات نیمههادی آلبانی است، جایی که از ابزارهای پیشرفتهای مانند لیتوگرافی ماورای بنفش شدید با دریچه عددی بالا (High NA EUV) استفاده میشود. این ابزارها که با همکاری شرکتهایی نظیر ASML توسعه یافتهاند، اجازه میدهند مدارهایی با دقت فوقاتمی روی سیلیکون چاپ شوند.
IBM با این نقشه راه، نه تنها مرزهای فیزیک را جابهجا کرده، بلکه اعلام کرده است که تا ۵ سال آینده مسیر تولید انبوه این تراشهها هموار خواهد شد. این یعنی به زودی شاهد تراشههایی خواهیم بود که نه تنها قدرتمندتر هستند، بلکه به دلیل بازدهی انرژی فوقالعاده، در دنیای پایداری و حفظ منابع سیاره نیز نقشی حیاتی ایفا خواهند کرد. این فراتر از یک قطعه سیلیکونی است؛ این زیربنای عصر جدید محاسبات است که در آن مرز میان اتم و داده به کمترین حد خود رسیده است.
منبع : به گزارش newsroom.ibm.com
