Procesor 0,7 nanometra to już fakt. Zaczynamy układać atomy w stosy
IBM ogłosił stworzenie pierwszej na świecie technologii sub‑1 nm, czyli tranzystorów o szerokości zaledwie 0,7 nanometra. To skala, na której zaczynamy bawić się w układanie atomów w stosy, a nie w klasyczne zmniejszanie litografii.
Nowy proces IBM to 0,7 nm, czyli 7 angstromów. Dla porównania: czerwona krwinka ma ok. 7 tys. nanometrów szerokości, a więc jest mniej więcej 10 tys. razy większa niż pojedynczy tranzystor w nowym układzie. W chipie wielkości paznokcia mieści się około 100 mld tranzystorów - dwa razy więcej niż w 2‑nanometrowym układzie IBM z 2021 r.
IBM deklaruje, że nowy proces zapewnia do 50 proc. wyższej wydajności albo 70 proc. lepszą efektywność energetyczną względem 2 nm. W praktyce oznacza to, że układy AI mogłyby wykonywać nie 1500 TOPS, jak dzisiejsze akceleratory, lecz nawet 7000 TOPS. Trening dużych modeli LLM skróciłby się z miesięcy do tygodni.
Czytaj też:
NanoStack: IBM nie zmniejszył tranzystora. IBM go… ustawił jeden na drugim
Klucz do sukcesu to nowa architektura NanoStack - pierwszy w branży sposób pionowego układania tranzystorów. Zamiast klasycznego nanosheetu (trzech poziomych kanałów otoczonych bramką) IBM bierze dwa pełne tranzystory - NFET i PFET - i układa je w stos. To nie jest proste przyklejenie jednego do drugiego. Każdy powstaje na osobnym waflu, a następnie są łączone poprzez ultracienkie dielektryki o grubości poniżej 30 nm.
To pionowe podejście pozwala upakować więcej tranzystorów na tej samej powierzchni, niezależnie optymalizować materiały i parametry każdego z nich, a także poprawić kontrolę elektrostatyczną i ograniczyć straty energii.
W praktyce to pierwszy raz w historii półprzewodników, gdy skalowanie tranzystorów przenosi się w trzeci wymiar. Nie przez TSV, nie przez chipletowe łączenie, ale przez samo serce tranzystora.
Dlaczego to ważne? Bo klasyczne skalowanie już się kończyło
Od lat branża powtarza, że „nanometry” przestały mieć cokolwiek wspólnego z rzeczywistymi wymiarami tranzystorów. Marketing marketingiem, ale fizyka jest nieubłagana: kanały są już tak cienkie, że zaczynają zachowywać się jak struktury kwantowe. IBM pokazuje jednak, że zamiast walczyć o kolejne ułamki nanometra w poziomie to można pójść w pion. To trochę jak z budową miasta: jeśli nie możesz poszerzyć ulic, budujesz wieżowce.
Jeśli IBM doprowadzi tę technologię do produkcji (a to wciąż duże „jeśli”) to skutki będą odczuwalne w całej branży. Akceleratory o wydajności rzędu 7000 TOPS zmieniłyby zasady gry w sektorze AI. Modele multimodalne, symulacje, generatywne systemy wideo – wszystko to mogłoby działać szybciej i taniej.
Centra danych chmur zużywają dziś tyle energii, że niektóre kraje zaczynają wprowadzać limity. 70 proc poprawy efektywności energetycznej to realne oszczędności i mniejszy ślad węglowy. A telefony, laptopy, konsole? Tu korzyści byłyby równie spektakularne, choć zapewne pojawią się dopiero za kilka lat. Mniejsze zużycie energii oznacza dłuższy czas pracy, a większa wydajność - nowe możliwości w mobilnym AI.
Czy to trafi do produkcji? I kiedy?
IBM od lat jest liderem w badaniach nad tranzystorami, ale nie prowadzi masowej produkcji chipów. W praktyce oznacza to, że technologia NanoStack musi trafić do partnerów - takich jak Samsung czy Intel Foundry - zanim zobaczymy ją w realnych produktach.
Historia 2 nm IBM pokazuje, że od demonstracji do komercjalizacji mija zwykle 3-5 lat. NanoStack jest jeszcze bardziej radykalny, więc realnie można mówić o końcówce dekady. To jednak wciąż imponujące tempo, biorąc pod uwagę, że mówimy o technologii operującej na poziomie kilku atomów.
I choć branża nauczyła nas sceptycyzmu wobec wielkich zapowiedzi to tym razem trudno nie poczuć lekkiego dreszczyku. Bo jeśli IBM rzeczywiście pokazał jak budować tranzystory w trzech wymiarach to właśnie otworzyliśmy drzwi do zupełnie nowej epoki w elektronice.
Lubi oglądać się zarówno za siebie – wspominając przełomowe dokonania w informatyce – jak i przed siebie, będąc nieustannie ciekawym tego, co będzie dalej. Jego zainteresowania to przede wszystkim software: UI/UX, algorytmy, uczenie maszynowe, chmura czy sztuczna inteligencja. Nic dziwnego, że jako specjalizację obrał sobie pilnowanie firmy Microsoft. Uwielbia też sztukę gier i kina, przez co wyrósł na pasjonata sprzętu RTV – a i o technologii wspomnianych gier i filmów ma wiele ciekawego do opowiedzenia. Jego pierwsza obecność w mediach dotyczyła muzyki – współtworzył Overkill.pl. Ciąg dalszy jego rozwoju dotyczył już tylko nowych technologii. Zanim dołączył do zespołu Spider’s Web przez lata współtworzył CHIP.pl i Magazyn CHIP.