Добавь сайт в закладки! Инструкция по ссылке.
Новая архитектура Nanostack может увеличить производительность ИИ-чипов на 50% или сократить потребление энергии на 70%, а массовое производство ожидается в течение ближайшего десятилетия
Корпорация IBM анонсировала новую архитектуру полупроводниковых чипов Nanostack, которая позволяет разместить почти 100 миллиардов транзисторов на кристалле размером с ноготь человека. По плотности размещения элементов это почти в два раза превышает предыдущее поколение технологий компании и открывает путь к более мощным и эффективным вычислительным системам для искусственного интеллекта.
Ключевым моментом является то, что IBM называет свою разработку первой в мире технологией чипов класса «менее 1 нанометра». Однако речь не идет о фактическом создании транзисторов размером меньше одного нанометра. Современная физика уже давно столкнулась с пределами миниатюризации: на таких малых масштабах начинают влиять квантовые эффекты, утечки тока и другие основные проблемы. Поэтому обозначение «0,7 нм» в данном случае отражает не реальные размеры элементов, а уровень интеграции и вычислительной эффективности технологии.
Компания использует для своей новой платформы обозначение «узел 7 ангстрем». Ангстрем — это единица длины, равная одной десятой нанометра. Таким образом, 7 ангстрем соответствуют 0,7 нм. Подобные наименования давно перестали отражать физические размеры транзисторов. Если в 1970–1980-х годах техпроцесс 180 нм действительно означал элементы такого масштаба, то современные обозначения 3 нм, 2 нм или 0,7 нм являются скорее поколениями технологий, чем прямым указанием размеров.
Основой новой разработки стала архитектура Nanostack, в которой транзисторы расположены не только рядом друг с другом, но и вертикально друг над другом. Такой подход позволяет продолжать увеличивать плотность размещения элементов даже когда традиционное уменьшение размеров практически достигло физических пределов.
Базовый элемент Nanostack состоит из двух подключённых вертикально транзисторов. Каждый из них включает три нанолиста — ультратонких кремниевых слоёв толщиной около 5 нанометров. Для сравнения, это примерно 15 рядов атомов кремния. Между отдельными нанолистами сохраняется расстояние около 9 нанометров.
Новая архитектура является развитием технологии нанолистовых транзисторов, которую IBM впервые продемонстрировала ещё в 2021 году при создании своего экспериментального 2-нм техпроцесса. Именно эта концепция впоследствии стала основой для большинства передовых производственных линий в отрасли.
Согласно опубликованным техническим расчётам IBM, переход к Nanostack способен обеспечить либо до 50% прироста вычислительной производительности, либо до 70% повышения энергоэффективности по сравнению с предыдущим поколением 2-нм чипов компании. Эти показатели особенно актуальны для центров обработки данных, где системы искусственного интеллекта уже сегодня потребляют значительные объемы электроэнергии.
Технология была впервые представлена на конференции IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits 2025 в японском Киото. Затем на симпозиуме VLSI 2026 специалисты IBM продемонстрировали ещё одно важное достижение — значительное улучшение масштабирования памяти SRAM.
SRAM (Static Random Access Memory, статическая память с произвольным доступом) используется в кэш-памяти процессоров и ускорителей искусственного интеллекта. Она обеспечивает очень быстрые операции чтения и записи данных, однако занимает много площади на кристалле и потребляет значительное количество энергии.
Инженерам IBM удалось увеличить плотность размещения SRAM примерно на 40%. Для этого был разработан новый вариант битовых ячеек памяти с шахматным расположением каналов транзисторов. Каждая такая ячейка состоит из шести транзисторов и служит для хранения одного бита информации. Новая конструкция позволила уменьшить высоту ячейки на 40% и разместить больше памяти на той же площади кристалла.
Для индустрии искусственного интеллекта это может оказаться не менее важным достижением, чем сами новые транзисторы. По словам представителей IBM, в последних поколениях микросхем прогресс в масштабировании SRAM практически остановился. Например, при переходе от 3-нм к 2-нм технологиям выигрыша по плотности размещения такой памяти составил лишь несколько процентов.
Несмотря на громкую презентацию технологии, IBM сама не занимается массовым производством коммерческих процессоров. Компания разрабатывает основные полупроводниковые решения, которые затем передаются промышленным партнёрам. Так, японская компания Rapidus использует разработки IBM для создания будущих 2-нм производственных линий, а южнокорейская Samsung сотрудничает с корпорацией по ряду направлений коммерциализации полупроводниковых технологий.
При этом влияние IBM на отрасль выходит далеко за рамки официальных партнёрств. Например, тайваньская компания TSMC независимо разработала собственные версии нанолистовых транзисторов для своих 2-нм производственных процессов. По словам вице-президента подразделения IBM Semiconductors Global R&D и IBM Research Хуимина Бу (Huiming Bu), именно нанолистовые транзисторы сегодня стали основой практически всех передовых 3-нм и 2-нм технологий ведущих мировых производителей.
IBM пока не раскрывает, какие компании смогут первыми внедрить новую архитектуру Nanostack в коммерческие продукты. Однако в корпорации считают, что серийное производство чипов класса менее 1 нм может начаться в течение ближайших пяти лет, а в масштабах всей индустрии технология имеет хорошие шансы стать новым отраслевым стандартом в течение следующего десятилетия.
Если эти прогнозы сбудутся, то Nanostack может стать следующим значительным этапом развития микроэлектроники после перехода к нанолистовым транзисторам. Для индустрии искусственного интеллекта это означает возможность продолжать наращивать вычислительную мощность без пропорционального увеличения энергопотребления — проблемы, которая сегодня становится одним из главных ограничений развития современных ИИ-систем.
ИсточникПоделись видео: