IBM совершила то, что называют первым в истории шагом: на кристалле размером с ноготь разместили 100 миллиардов транзисторов, используя техпроцесс меньше нанометра.
Новый чип, выполненный по технологии 0,7 нм, базируется на трёхмерной структуре наностэка, что сулит повышение производительности и энергоэффективности в два раза, сообщает PR Newsvire.
Евгения Васильева
Чип IBM с техпроцессом менее 1 нанометра (слева) и пластина (справа). Источник: IBM
Технология 0,7 нм
Корпорация IBM анонсировала полупроводниковую технологию, которую она называет первой в мире с размерами менее нанометра. Речь идёт о чипе на 0,7 нм, построенном на инновационной трёхмерной транзисторной архитектуре. Эта архитектура позволяет масштабировать чипы за пределы текущих возможностей. Как утверждают в компании, на устройстве величиной с ноготь размещено почти 100 миллиардов транзисторов — это почти вдвое больше плотности, чем у 2-нм чипа IBM, представленного в 2021 году.
По заявлениям IBM, новая технология может обеспечить либо на 50% более высокую производительность, либо на 70% лучшее энергопотребление по сравнению с чипами, изготовленными по 2-нанометровому процессу. Это может быть выгодно для систем искусственного интеллекта, облачных инфраструктур и будущей потребительской электроники.
Прорыв происходит в момент, когда полупроводниковая отрасль сталкивается с растущими сложностями при уменьшении транзисторов традиционными методами. В IBM подчеркивают, что новая архитектура открывает путь к дальнейшему масштабированию, даже когда размеры чипов приближаются к атомным.
Трёхмерная архитектура на базе нанолистов
В основе разработки лежит новая конструкция транзистора, названная «наностэком». IBM утверждает, что это первая в индустрии трёхмерная архитектура на базе нанолистов. В отличие от стандартных компоновок, здесь транзисторы располагаются вертикально и в шахматном порядке, что позволяет уместить больше компонентов на той же площади. Такая схема также даёт возможность использовать разные материалы в отдельных слоях, что помогает инженерам независимо настраивать производительность и энергопотребление.
«Последнее достижение IBM в области чипов знаменует поворотный момент в вычислительной технике, выводя технологии за нанометровый масштаб в область атомов. Благодаря нашей новой архитектуре наностэка мы не просто делаем транзисторы меньше, мы переосмысливаем сам принцип создания чипов, чтобы значительно повысить их мощность и энергоэффективность», — заявил Джей Гамбетта, директор по исследованиям IBM и сотрудник компании.
Представители IBM сообщили, что исследователи экспериментально подтвердили работоспособность архитектуры с помощью ультратонкого диэлектрического соединения при КМОП-интеграции, двухканальных инженерных демонстраций и функционирования КМОП-инвертора. Эти тесты показали, что структура может быть физически изготовлена и выполнять вычисления.
Технология также продемонстрировала улучшения в масштабировании памяти: учёные IBM зафиксировали 40-процентное сокращение размера ячеек SRAM. Это может помочь производителям микросхем создавать более плотные и эффективные процессоры, одновременно удовлетворяя растущие потребности в памяти для нагрузок искусственного интеллекта.
Технология чипов толщиной менее 1 нм. Источник: IBM
Изменение физики работы транзистора
Для индустрии полупроводников заявление IBM — это не просто очередное достижение, а сигнал о том, что законы Мура не исчерпали себя в традиционном понимании. Переход к трёхмерной компоновке и наностэку фактически меняет саму физику работы транзистора: управление током теперь осуществляется не только за счёт длины затвора, но и за счёт вертикального выстраивания каналов.
Это позволяет обойти ограничения, связанные с утечками тока и квантовыми эффектами, которые десятилетиями мучали разработчиков при попытках уменьшить транзисторы. По сути, инженеры IBM нашли способ «растянуть» пространство, укладывая элементы по высоте, а не только в плоскости, что даёт запас прочности для ещё как минимум двух-трёх технологических поколений.
Особый интерес представляет возможность независимой настройки слоёв наностэка под разные задачи. В реальном процессоре одни слои могут быть оптимизированы на максимальную производительность для вычислительных ядер, другие — на минимальное энергопотребление для кэш-памяти, третьи — на высокую скорость переключения для управляющей логики.
Такой подход идеально вписывается в концепцию гетерогенных вычислений, когда на одном кристалле сосуществуют блоки для AI-инференса, обработки графики и общего назначения. Именно это свойство делает новую архитектуру особенно перспективной для дата-центров и облачных платформ, где баланс между ваттами и терафлопсами становится решающим фактором экономики.
План на десятилетие вперёд
IBM считает, что конструкция наностэка способна обеспечить масштабирование полупроводников ещё как минимум на десять лет. В компании отметили, что названия технологических процессов больше не отражают точные физические размеры, а скорее указывают на поколения производства. Тем не менее технология IBM с параметрами 0,7 нм, или 7 ангстрем, демонстрирует, что дальнейшее уменьшение возможно даже при переходе через порог в 1 нм.
Несмотря на выдающиеся лабораторные результаты, путь от экспериментальной демонстрации до массового производства остаётся сложнейшей инженерной задачей. IBM открыто признаёт, что внедрение 0,7-нм техпроцесса потребует не только новой архитектуры транзисторов, но и фундаментальной перестройки производственных линий.
Ключевым элементом здесь станет внедрение литографических систем High NA EUV от ASML — оборудования, которое сегодня существует буквально в единичных экземплярах и стоит сотни миллионов долларов за установку. Без этой технологии невозможно гарантировать воспроизводимость и приемлемый процент выхода годных кристаллов, что критически важно для экономической целесообразности. Однако сотрудничество IBM с ведущими производителями оборудования даёт основания полагать, что эти барьеры будут преодолены в течение заявленных пяти лет.
Работы ведутся в исследовательском центре IBM по полупроводникам в Олбани, штат Нью-Йорк. Ожидается, что на этой площадке установят систему экстремальной ультрафиолетовой литографии с высокой числовой апертурой (High NA EUV) от компании ASML — инструмент, который считается критически важным для производства микросхем будущего.
IBM заявила, что сотрудничает с Lam Research, Tokyo Electron и SCREEN Semiconductor Solutions в разработке процесса EUV с высокой степенью нейтральности и уже выпустила работающие устройства с использованием этой технологии. Компания ожидает, что первые коммерческие чипы на основе наностэков появятся в ближайшие пять лет. Последние результаты были представлены на симпозиуме VLSI 2026.
Возможности новой электроники 0,7нм
С точки зрения потребительской электроники, 0,7-нм чипы открывают возможности, которые ранее казались недостижимыми. Например, производительность мобильных устройств может сравняться с современными десктопами, при этом энергопотребление снизится настолько, что зарядка раз в несколько дней станет нормой, а не исключением. Для носимой электроники это означает появление устройств с искусственным интеллектом на борту, способных обрабатывать сложные модели без постоянной передачи данных в облако.
В IBM справедливо отмечают, что плотность в 100 миллиардов транзисторов на площади ногтя — это не только про мощность, но и про миниатюризацию, что позволит создавать принципиально новые форм-факторы гаджетов.
И всё же главный вызов остаётся за коммерциализацией. История полупроводников знает немало прорывов, которые остались в лабораториях из-за непомерной стоимости внедрения или отсутствия рыночного спроса.
Однако сейчас ситуация иная: гонка вооружений в области AI-чипов и геополитическая борьба за технологическое лидерство создают беспрецедентный спрос на передовые техпроцессы.
Заявления IBM, сделанные на симпозиуме VLSI 2026, уже вызвали оживление среди инвесторов и аналитиков.
Если компании удастся выполнить обещание и запустить коммерческое производство к началу 2030-х годов, мы станем свидетелями не просто смены поколения процессоров, а фундаментального сдвига в том, как мы понимаем границы возможного в микроэлектронике.
Компания IBM не одинока в своем технологическом достижении — выходе за пределы 1 нм. Мы недавно писали, что китайские учёные создали транзистор размером 1 нанометр для процессоров искусственного интеллекта, сочетающий высокую производительность с энергоэффективностью.
Кстати, срок введения технологического сбора с производителей и импортеров отдельных видов радиоэлектронных устройств в Россию будет перенесен на 1 декабря с 1 сентября 2026 года — сообщил наш журнал.