IBM เปิดตัวเทคโนโลยีชิป 0.7 นาโนเมตรครั้งแรกของโลก อัดทรานซิสเตอร์เกือบ 1 แสนล้านตัว เตรียมปูทางยุค Angstrom Computing

IBM ประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ด้วยการเปิดตัวเทคโนโลยีชิประดับ 0.7 นาโนเมตร (7 Ångström) ซึ่งถือเป็นสถาปัตยกรรมชิปที่มีขนาดต่ำกว่า 1 นาโนเมตรเป็นครั้งแรกของโลก พร้อมนำเสนอแนวทางการออกแบบทรานซิสเตอร์รูปแบบใหม่ที่อาจช่วยยืดอายุการพัฒนาชิปประมวลผลต่อไปได้อีกหลายปี ท่ามกลางความท้าทายจากข้อจำกัดทางกายภาพของกระบวนการผลิตสมัยใหม่

ชิปต้นแบบดังกล่าวสามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้เกือบ 100,000 ล้านตัว บนพื้นที่ขนาดเท่าเล็บนิ้วมือ หรือมีความหนาแน่นมากกว่าชิป 2 นาโนเมตรที่ IBM เปิดตัวเมื่อปี 2021 เกือบ 2 เท่า โดยอาศัยนวัตกรรมด้านวัสดุและโครงสร้างใหม่ที่เรียกว่า Nanostack Architecture

Nanostack พลิกแนวคิดการออกแบบทรานซิสเตอร์

หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีใหม่นี้คือสถาปัตยกรรม Nanostack ซึ่งเป็นการพัฒนาต่อยอดจากเทคโนโลยี Nanosheet ที่ IBM เคยคิดค้นและกลายเป็นพื้นฐานของชิปยุคปัจจุบัน

Nanostack ใช้วิธีการจัดเรียงทรานซิสเตอร์แบบสามมิติ (3D Sequential Integration) โดยวางซ้อนและเหลื่อมชั้นทรานซิสเตอร์ในแนวตั้ง ทำให้สามารถเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ได้อย่างมหาศาล ขณะเดียวกันยังเปิดโอกาสให้แต่ละชั้นใช้วัสดุที่แตกต่างกัน เพื่อปรับแต่งประสิทธิภาพและการใช้พลังงานได้อย่างอิสระ

IBM ระบุว่าทีมวิจัยสามารถพิสูจน์การทำงานจริงของสถาปัตยกรรมดังกล่าวได้แล้ว ผ่านกระบวนการ CMOS Integration, Ultra-Thin Dielectric Bonding และการทดสอบวงจร CMOS Inverter ที่ทำงานได้ตามเป้าหมาย

เร็วขึ้น 50% หรือประหยัดพลังงานกว่าเดิม 70%

จากผลการทดสอบเบื้องต้น IBM คาดว่าชิป 0.7 นาโนเมตรจะสามารถมอบประสิทธิภาพได้สูงขึ้นถึง 50% หรือประหยัดพลังงานมากขึ้นถึง 70% เมื่อเทียบกับชิป 2 นาโนเมตร

เทคโนโลยีดังกล่าวถูกออกแบบมาเพื่อรองรับงานประมวลผลยุคใหม่ ไม่ว่าจะเป็น

• ปัญญาประดิษฐ์ (AI)
• Cloud Computing
• Data Center
• Supercomputer
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงในอนาคต

นอกจากนี้ IBM ยังเผยผลการวิจัยล่าสุดที่แสดงให้เห็นว่า Nanostack สามารถลดขนาดหน่วยความจำ SRAM ได้ราว 40% ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อการพัฒนาชิป AI รุ่นถัดไปที่ต้องการแบนด์วิดท์และความหนาแน่นของข้อมูลสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ก้าวสู่ยุค Angstrom Computing

แม้ในปัจจุบันคำว่า "Node" จะไม่ได้สะท้อนขนาดทางกายภาพของทรานซิสเตอร์โดยตรงเหมือนในอดีต แต่การที่ IBM สามารถพัฒนาเทคโนโลยีระดับ 7 Ångström หรือ 0.7 นาโนเมตร ได้สำเร็จ ถือเป็นหลักฐานว่าการย่อขนาดชิปยังไม่ถึงทางตัน

บริษัทเชื่อว่าสถาปัตยกรรม Nanostack จะเป็นรากฐานสำคัญที่ช่วยให้อุตสาหกรรมสามารถเดินหน้าสู่ยุค Angstrom-Level Scaling ซึ่งเป็นระดับที่ขนาดขององค์ประกอบต่าง ๆ เข้าใกล้มิติของอะตอมมากขึ้นเรื่อย ๆ

High NA EUV กุญแจสำคัญสู่การผลิตจริง

IBM และพันธมิตรด้านอุตสาหกรรมกำลังดำเนินงานวิจัยที่ศูนย์พัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ในเมืองออลบานี รัฐนิวยอร์ก ซึ่งเตรียมติดตั้งเครื่องพิมพ์ลายวงจร High Numerical Aperture EUV (High NA EUV) รุ่นใหม่จาก ASML

เทคโนโลยีดังกล่าวถูกมองว่าเป็นหัวใจสำคัญของการผลิตชิปในระดับต่ำกว่า 1 นาโนเมตร โดย IBM ร่วมมือกับบริษัทชั้นนำอย่าง Lam Research, Tokyo Electron และ SCREEN Semiconductor Solutions เพื่อพัฒนากระบวนการผลิตรุ่นใหม่

คาดเข้าสู่การผลิตเชิงพาณิชย์ภายใน 5 ปี

IBM ระบุว่าหากการพัฒนาดำเนินไปตามแผน เทคโนโลยี Nanostack อาจเริ่มถูกนำไปใช้งานจริงในสายการผลิตภายใน 5 ปีข้างหน้า

อย่างไรก็ตาม การเปิดตัวครั้งนี้ยังอยู่ในระดับงานวิจัยและต้นแบบทางเทคโนโลยี ไม่ได้หมายความว่าชิป 0.7 นาโนเมตรจะเข้าสู่ตลาดทันที แต่ถือเป็นสัญญาณสำคัญว่าการแข่งขันด้านเซมิคอนดักเตอร์ยังคงเดินหน้าต่อไป แม้จะเข้าใกล้ขีดจำกัดทางฟิสิกส์มากขึ้นทุกปี

หาก IBM สามารถผลักดันเทคโนโลยีนี้สู่การผลิตเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จ ก็อาจกลายเป็นอีกหนึ่งจุดเปลี่ยนสำคัญของอุตสาหกรรมชิปโลกในยุคหลัง 2 นาโนเมตร และเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการประมวลผลประสิทธิภาพสูงสำหรับ AI และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในทศวรรษหน้า.

ที่มา: TechPowerUp