IBM חושפת את טכנולוגיית השבב הראשון מתחת לננומטר

IBM הודיעה ב-25 ביוני כי פיתחה את טכנולוגיית השבב הראשונה בעולם בגודל של פחות מננומטר אחד — ארכיטקטורת טרנזיסטור בצומת 0.7 ננומטר, כלומר 7 אנגסטרם. החברה הציגה את ההישג כאבן דרך לתעשייה שמתקרבת לגבולות הפיזיים של המזעור המסורתי.

השבב החדש מכיל כמעט 100 מיליארד טרנזיסטורים על גביש בגודל ציפורן — כמעט כפול בצפיפות משבב ה-2 ננומטר של IBM, שהוצג ב-2021. תוצאות טכניות שפורסמו מצביעות על עד 50 אחוזים יותר ביצועים, או 70 אחוזים יותר יעילות אנרגטית, לעומת שבבי הצומת 2 ננומטר של IBM — שיפור שמיועד לעומסים כמו בינה מלאכותית גנרטיבית ותשתיות ענן.

הארכיטקטורה “nanostack”

כדי להגיע לשם, חוקרי IBM פיתחו תכנון טרנזיסטור חדש בשם “nanostack”, שאותו החברה מתארת כארכיטקטורה התלת-ממדית הראשונה הידועה בתעשייה המבוססת על ננו-יריעות. היא ממשיכה את טכנולוגיית הננו-יריעות — הגישה המובילה כיום, שאותה IBM עצמה המציאה — ומערימה ומסיטה טרנזיסטורים זה מעל זה, תוך שימוש באינטגרציה תלת-ממדית רציפה כדי להכניס מהם יותר על שבב אחד.

התכנון מאפשר גם לשלב חומרים שונים בכל שכבה, כך שאפשר לכוונן את הביצועים וצריכת החשמל של טרנזיסטור אחד בנפרד מהאחר. לפי IBM, הארכיטקטורה אומתה בניסוי באמצעות חיבור דיאלקטרי דק במיוחד באינטגרציית CMOS, הנדסת ערוץ כפול ותפעול של מהפך CMOS פונקציונלי בביצועי מיתוג כצפוי — הוכחה שאפשר לבנות את המבנה פיזית והוא מסוגל לחשב.

מחקר נפרד שהוצג בכנס VLSI 2026 הראה שארכיטקטורת nanostack מספקת 40 אחוזים של מזעור ב-SRAM, דבר שחשוב למתכנני שבבים שנדרשים לספק את דרישות רוחב הפס הגבוהות של עומסי בינה מלאכותית.

למה זה חשוב

עם המבנה הזה, לדברי IBM, טכנולוגיית הלוגיקה יכולה לראשונה להתרחב מתחת לצומת 1 ננומטר — לעידן המזעור ברמת האנגסטרם, שבו הממדים מתקרבים לגודל של אטומים בודדים. שמות הצמתים כיום מתייחסים לדור של טכנולוגיית ייצור ולא לממד פיזי מדויק, אבל מפת הדרכים של IBM צופה לפחות עשור נוסף של מזעור במסלול nanostack.

“אנחנו לא רק מייצרים טרנזיסטורים קטנים יותר, אנחנו ממציאים מחדש את האופן שבו שבבים נבנים”, אמר ג'יי גמבטה, מנהל IBM Research ועמית IBM. לדבריו, התוצאה מעבירה את המחשוב מעידן הננומטר לקנה המידה של האטומים.

העבודה נעשית עם שותפים במרכז מחקר מוליכים למחצה באולבני, ניו יורק, שצפוי לקלוט בקרוב כלי ליתוגרפיה High NA EUV של ASML — ציוד ש-IBM מכנה הכרחי להמשך המזעור בלוגיקה. בין השותפים שמפתחים תהליכים וכלים של High NA EUV נמצאים Lam Research, Tokyo Electron ו-SCREEN Semiconductor Solutions, וכלים אלה כבר הניבו התקנים עובדים. IBM מעריכה שהאימוץ המוקדם ביותר של nanostack בצומת מתחת לננומטר יגיע לייצור כבר בעוד חמש שנים.