IBM در یک معرفی غافلگیرکننده از فناوری ساخت تراشه ۰.۷ نانومتری خودش رونمایی کرد و به اولین شرکتی تبدیل شد که از یک فرایند ساخت کوچکتر از گره ۱ نانومتری پرده برمیداره. به گفته IBM، این فناوری جدید اجازه میده تا ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور در فضایی به اندازه یک ناخن جا بگیرن. برای رسیدن به چنین تراکمی، این شرکت از فناوری جدیدی به نام Nanostack استفاده کرده که نسل پیشرفتهتر فناوری Nanosheet محسوب میشه. با بنچفا تا پایان این خبر همراه باشید.
فناوری Nanostack چیه؟
طبق توضیحات IBM، تراشه ۰.۷ نانومتری این شرکت تقریباً دو برابر تراکم ترانزیستوری بیشتری نسبت به تراشه ۲ نانومتری داره که IBM در سال ۲۰۲۱ معرفی کرده بود.
«این دستاورد جدید، نقطه عطف مهمی در دنیای پردازش محسوب میشه و فناوری ساخت تراشه رو از عصر نانومتر وارد مقیاس اتمها میکنه. با معماری جدید Nanostack ما فقط ترانزیستورها رو کوچکتر نکردیم، بلکه نحوه ساخت تراشهها رو از نو طراحی کردیم تا هم قدرت پردازشی و هم بهرهوری انرژی به شکل چشمگیری افزایش پیدا کنه. این فناوری ادامه مسیر IBM در توسعه نسل بعدی نیمههادیهاست و پایهگذار عصر جدیدی از پردازش خواهد بود.»
اون زمان IBM برای اولین بار از فناوری Nanosheet در فرایند ساخت تراشه استفاده کرد و ادعا داشت این فناوری نسبت به پیشرفتهترین فرایندهای ۷ نانومتری، تا ۴۵ درصد عملکرد بهتر یا ۷۵ درصد مصرف انرژی کمتر ارائه میده.
البته استفاده از ترانزیستورهای Nanosheet موضوع جدیدی در صنعت نیمههادی نیست. تنها یک ماه بعد از معرفی فناوری IBM، شرکت TSMC هم جزئیاتی از فناوری Nanosheet خودش منتشر کرد. در اون زمان، «دکتر یوه جیر می» (Yuh Jier Mii)، معاون ارشد تحقیق و توسعه TSMC، اعلام کرده بود که ترانزیستورهای Nanosheet این شرکت میتونن نوسان ولتاژ (Voltage Variation) رو به شکل محسوسی نسبت به ترانزیستورهای FinFET کاهش بدن. او گفته بود:
«ما موفق شدیم ترانزیستورهای Nanosheet را با بیش از ۱۵ درصد نوسان ولتاژ کمتر نسبت به یکی از بهترین ترانزیستورهای FinFET توسعه دهیم.»
با این حال، IBM معتقده Nanostack فقط یک نسخه بهبودیافته از Nanosheet نیست، بلکه یک جهش بزرگ در طراحی ترانزیستورها به حساب میاد. این معماری علاوه بر چیدمان سهبعدی ترانزیستورها، اجازه میده در هر لایه از مواد مختلفی استفاده بشه تا عملکرد و مصرف انرژی هر لایه بهصورت مستقل بهینهسازی بشه؛ قابلیتی که در نسلهای قبلی وجود نداشت.
Nanostack چه تفاوتی با Nanosheet داره؟
IBM میگه فناوری Nanostack در واقع نسخه تکاملیافته Nanosheet به حساب میاد.
در این روش، ترانزیستورها فقط کنار هم قرار نمیگیرن، بلکه بهصورت عمودی روی هم چیده میشن و با آرایش پلکانی کنار هم قرار میگیرن. همین طراحی باعث میشه امکان ساخت تراشههای سهبعدی (3D Integration) فراهم بشه و تعداد بسیار بیشتری ترانزیستور داخل یک تراشه جا بگیره.
IBM همچنین اعلام کرده معماری Nanostack بهصورت آزمایشی با موفقیت روی ساختارهای CMOS پیادهسازی شده و آزمایشها نشون دادن که این فناوری فقط یک ایده روی کاغذ نیست و میتونه محاسبات واقعی رو هم انجام بده. به گفته این شرکت، اتصال فوقنازک لایههای دیالکتریک و طراحی دوکاناله ترانزیستورها از مهمترین دستاوردهای این مرحله بوده.
این شرکت همچنین توضیح داده که معماری Nanostack با استفاده از اتصال دیالکتریک فوقنازک (Ultra-thin Dielectric Bonding) در ساختار CMOS بهصورت آزمایشی تأیید شده است. این فرایند به همتراز شدن بسیار دقیق ترانزیستورها نیاز داره تا ساختار سهبعدی بدون مشکل شکل بگیره.
تا ۷۰٪ افزایش بهرهوری انرژی!
به گفته IBM، تراشههای ۰.۷ نانومتری نسبت به نسل ۲ نانومتری میتونن تا ۷۰ درصد بهرهوری انرژی بیشتری داشته باشن یا در شرایط مشابه تا ۵۰ درصد عملکرد بالاتری ارائه بدن.
این یعنی شرکتها میتونن بسته به نیاز خودشون، یا مصرف انرژی رو به شکل قابل توجهی کاهش بدن یا از توان پردازشی بیشتر بهره ببرن.
جهش بزرگ برای پردازندههای هوش مصنوعی
یکی از مهمترین کاربردهای فناوری ۰.۷ نانومتری، پردازندههای هوش مصنوعیه.
IBM میگه استفاده از این فناوری میتونه توان پردازشی شتابدهندههای AI رو از حدود ۴,۵۰۰ تریلیون عملیات بر ثانیه (TOPS) به ۹,۰۰۰ تریلیون عملیات بر ثانیه برسونه.
به گفته این شرکت، چنین افزایشی میتونه زمان آموزش مدلهای هوش مصنوعی رو از حدود سه ماه به تنها چند هفته کاهش بده؛ اتفاقی که میتونه تأثیر بسیار بزرگی روی توسعه نسل بعدی مدلهای AI داشته باشه.
حافظه کش SRAM هم کوچکتر و کارآمدتر میشن
IBM در کنفرانس VLSI 2026 جزئیات بیشتری از این فناوری منتشر کرده و گفته معماری Nanostack میتونه ابعاد حافظه SRAM رو حدود ۴۰ درصد کوچکتر کنه. این موضوع به طراحان تراشه اجازه میده پردازندههایی با تعداد ترانزیستور بیشتر، مصرف انرژی کمتر و پهنای باند بالاتر طراحی کنن؛ ویژگیهایی که برای پردازشهای سنگین هوش مصنوعی اهمیت زیادی دارن.
IBM چطور این تراشه رو تولید کرده؟
IBM جزئیات بیشتری هم درباره فرایند تولید فناوری Nanostack منتشر کرده. طبق اعلام این شرکت، مهندسان IBM موفق شدن روش جدیدی برای اتصال دو ویفر سیلیکونی توسعه بدن تا یک ساختار چندلایه ایجاد بشه. این روش امکان ساخت ترانزیستورهای سهبعدی رو فراهم میکنه و میتونه مسیر توسعه نسل بعدی پردازندهها و تراشههای کامپیوتری رو هموار کنه.
اگر این فناوری در سالهای آینده به تولید انبوه برسه، میتونه یکی از بزرگترین جهشهای صنعت نیمههادی در دهه اخیر باشه و راه رو برای ساخت پردازندههایی با قدرت پردازشی بسیار بالاتر و مصرف انرژی کمتر باز کنه.
تولید انبوه تا ۵ سال آینده؟
IBM اعلام کرده فناوری ۰.۷ نانومتری که با نام 7 آنگستروم (7Å) هم شناخته میشه، میتونه آغازگر نسل جدیدی از فناوریهای ساخت تراشه در مقیاس اتمی باشه. این شرکت معتقده معماری Nanostack حداقل برای یک دهه آینده امکان ادامه روند کوچکتر شدن ترانزیستورها رو فراهم میکنه.
به گفته IBM، اگر روند توسعه طبق برنامه پیش بره، اولین محصولات مبتنی بر این فناوری میتونن ظرف حدود پنج سال آینده وارد مرحله تولید انبوه بشن. شایان ذکره که IBM شخصا چیپی تولید نمیکنه و خیلی وقته ظرفیت تولید نداره، صرفا چیپها رو طراحی میکنه و طرحهای تولید رو به شرکتهای دیگه میده تا براش تولید کنن.
