IBM introduceerde een nieuwe transistorarchitectuur op het 0.7 nm (7 Ångström) knooppunt, die het bedrijf de eerste halfgeleidertechnologie onder de 1 nm in de industrie noemt. Deze ontwikkeling markeert een belangrijke mijlpaal in het onderzoek, nu halfgeleiderfabrikanten de grenzen van traditionele transistorverkleining blijven verleggen.
De experimentele technologie integreert bijna 100 miljard transistors op een chip ter grootte van een vingernagel, waarmee de transistordichtheid van IBM's 2nm-chiptechnologie, die in 2021 werd geïntroduceerd, bijna wordt verdubbeld. Volgens IBM kan het nieuwe ontwerp, afhankelijk van de implementatiedoelen, tot 50% hogere prestaties of tot 70% meer energie-efficiëntie leveren in vergelijking met de 2nm-technologie.
Centraal in de aankondiging staat een nieuwe driedimensionale transistorarchitectuur genaamd "nanostack", die volgens IBM voor het eerst logische schaalvergroting onder de 1nm-generatie mogelijk maakt.
Nieuwe 3D-nanostapelarchitectuur
In plaats van uitsluitend te vertrouwen op conventionele transistorverkleining, stapelt en verspringt IBM's nanostack-architectuur nanosheet-transistoren verticaal door middel van sequentiële 3D-integratie. Deze aanpak verhoogt de transistordichtheid en maakt het mogelijk om verschillende materiaalcombinaties in afzonderlijke lagen te verwerken, waardoor onafhankelijke optimalisatie van de prestatie- en energiekarakteristieken binnen de stapel mogelijk is.
IBM-onderzoekers hebben met succes de architectuur experimenteel gevalideerd door middel van ultradunne diëlektrische verbindingen voor CMOS-integratie, demonstraties van dual-channel engineering en de werking van functionele CMOS-invertercircuits. Deze resultaten tonen aan dat de architectuur fysiek geproduceerd kan worden en computerbelastingen aankan.
Jay Gambetta, directeur van IBM Research, omschreef de ontwikkeling als een verschuiving in de methoden voor chipconstructie in plaats van een simpele schaalverkleining van transistors. Hij merkte op dat de architectuur werking mogelijk maakt op afmetingen die de atomaire schaal benaderen, terwijl tegelijkertijd winst wordt behaald in zowel prestaties als efficiëntie.
SRAM-schaling voor AI-workloads
In afzonderlijk onderzoek, gepresenteerd op het Symposium on VLSI Technology and Circuits 2026, meldde IBM dat de nanostack-architectuur een SRAM-schaling van ongeveer 40% had bereikt. Verbeteringen in geheugendichtheid worden steeds belangrijker voor AI-acceleratoren en krachtige computersystemen, waar bandbreedte en geheugencapaciteit vaak de algehele systeemprestaties beperken.
Verbeteringen in SRAM kunnen ontwerpers helpen efficiëntere processoren te bouwen en tegelijkertijd te voldoen aan de groeiende geheugenbehoeften van generatieve AI, cloudinfrastructuur en data-intensieve workloads.
Uitbreiding van de roadmap voor halfgeleiders
Hoewel moderne procestechnologieën niet langer direct overeenkomen met een specifieke fysieke transistorafmeting, laat IBM's 0.7 nm-technologie een potentiële weg zien voor verdere schaalvergroting van logica tot in het angstromtijdperk. Het bedrijf is van mening dat de nanostack-aanpak de schaalvergroting van transistors nog minstens tien jaar kan ondersteunen, voorbij de huidige toonaangevende technologieën.
Het onderzoek werd uitgevoerd in het halfgeleideronderzoekscentrum van IBM in Albany, New York, in samenwerking met industriële partners. De faciliteit zal naar verwachting een High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (High NA EUV) lithografiesysteem van ASML huisvesten, een technologie die als cruciaal wordt beschouwd voor toekomstige procesgeneraties. IBM en haar partners hebben al werkende apparaten gerapporteerd die zijn gefabriceerd met behulp van High NA EUV-processen.
Productievooruitzichten
IBM blijft zich positioneren als een toonaangevende organisatie voor halfgeleideronderzoek, met bijdragen op het gebied van siliciumprocestechnologie, AI-hardware en kwantumcomputing. Het bedrijf kondigde onlangs plannen aan om Anderson op te richten, een zelfstandige kwantumgieterij die zich richt op de productie van kwantumwafers.
Hoewel de 0.7 nm-technologie nog steeds een onderzoeksresultaat is, heeft IBM aangegeven dat de eerste commerciële toepassing van op nanostapels gebaseerde productie binnen de komende vijf jaar zou kunnen plaatsvinden, wat een potentiële weg biedt naar productierijpe halfgeleiders van minder dan 1 nm.
Amazon