IBM تكشف عن أول تقنية شرائح بأقل من نانومتر واحد

أعلنت IBM في 25 يونيو أنها طورت أول تقنية شرائح في العالم بأقل من نانومتر واحد: بنية ترانزستور عند عقدة 0.7 نانومتر، أي 7 أنغستروم. وقدّمت الشركة ذلك باعتباره محطة فارقة لصناعة تقترب من الحدود الفيزيائية لتصغير الشرائح التقليدي.

تستوعب الشريحة الجديدة نحو 100 مليار ترانزستور على بلورة بحجم الظفر، أي ما يقارب ضعف كثافة شريحة 2 نانومتر التي كشفت عنها IBM في 2021. وتشير النتائج التقنية المنشورة إلى أداء أعلى بنسبة تصل إلى 50 في المئة، أو كفاءة طاقة أكبر بنسبة 70 في المئة، مقارنة بشرائح عقدة 2 نانومتر من IBM، وهو مكسب موجّه لأعباء مثل الذكاء الاصطناعي التوليدي والبنية السحابية.

بنية “nanostack”

لتحقيق ذلك، طوّر باحثو IBM تصميمًا جديدًا للترانزستور باسم “nanostack”، تصفه الشركة بأنه أول بنية ثلاثية الأبعاد معروفة في الصناعة قائمة على الرقائق النانوية. وهو يبني على تقنية الرقائق النانوية، وهي المقاربة الرائدة اليوم والتي ابتكرتها IBM نفسها، إذ يكدّس الترانزستورات عموديًا ويزيحها ويستخدم التكامل التسلسلي ثلاثي الأبعاد لاستيعاب عدد أكبر منها في شريحة واحدة.

يتيح التصميم أيضًا استخدام تركيبات مختلفة من المواد داخل كل طبقة مكدّسة، بحيث يمكن ضبط أداء ترانزستور واستهلاكه للطاقة بصورة مستقلة عن الآخر. وتقول IBM إن البنية جرى التحقق منها تجريبيًا عبر الربط العازل فائق الرقة في تكامل CMOS، وهندسة القناة المزدوجة، وتشغيل عاكس CMOS وظيفي بأداء تبديل متوقع، وهو دليل على أن البنية قابلة للبناء فعليًا وقادرة على الحساب.

وأظهر بحث منفصل عُرض في مؤتمر VLSI 2026 أن بنية nanostack توفر تصغيرًا بنسبة 40 في المئة في ذاكرة SRAM، وهو أمر مهم لمصممي الشرائح المطالبين بتلبية متطلبات النطاق الترددي العالية لأعباء الذكاء الاصطناعي المتقدمة.

لماذا يهم ذلك

بهذه البنية، تقول IBM إن تقنية المنطق يمكن أن تمتد للمرة الأولى إلى ما دون عقدة 1 نانومتر، إلى مستوى التصغير بالأنغستروم حيث تقترب الأبعاد من حجم الذرات المفردة. وتشير أسماء العقد اليوم إلى جيل من تقنية التصنيع لا إلى بُعد فيزيائي دقيق، لكن خارطة طريق IBM تتوقع عقدًا إضافيًا على الأقل من التصغير على مسار nanostack.

وقال جاي غامبيتا، مدير IBM Research وزمالة IBM: “نحن لا نصنع ترانزستورات أصغر فحسب، بل نعيد ابتكار طريقة بناء الشرائح”. ويرى أن هذه النتيجة تنقل الحوسبة من عصر النانومتر إلى مقياس الذرات.

يجري العمل مع شركاء في مركز أبحاث أشباه الموصلات في مدينة ألباني بولاية نيويورك، الذي سيحتضن قريبًا أداة ليتوغرافيا High NA EUV من ASML، وهي معدات تعتبرها IBM ضرورية لتصغير المنطق في المستقبل. ومن بين الشركاء الذين يطورون عمليات وأدوات High NA EUV شركات Lam Research وTokyo Electron وSCREEN Semiconductor Solutions، وقد أنتجت هذه الأدوات بالفعل أجهزة عاملة. وتتوقع IBM أن يصل أول تبنٍّ لبنية nanostack عند عقدة أقل من نانومتر إلى الإنتاج في غضون خمس سنوات.