Technológia vrstvenia tranzistorov posúva čipy pod hranicu 1 nm

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Výskumníci dokázali ukladať súčiastky horizontálne aj vertikálne veľmi blízko seba.

• Výkon čipu sa môže zvýšiť o 50 % alebo spotreba energie klesnúť o 70 %.

• Na plochu veľkosti ľudského nechtu sa zmestí takmer sto miliárd tranzistorov.

Výskumné laboratóriá IBM predstavili funkčný polovodičový čip vyrobený procesom s rozmermi pod úrovňou jedného nanometra. Tranzistorový uzol má reálnu veľkosť 0,7 nm, čo zodpovedá siedmim angstremom. Vnútorné súčiastky sú také malé, že na kremíkovú plochu veľkosti bežného ľudského nechtu sa teoreticky zmestí približne sto miliárd samostatných tranzistorov.

Výsledok ukazuje, že zmenšovanie elektroniky môže pokračovať aj pri približovaní sa k rozmerom samotných atómov. Táto technológia reaguje na dlhodobú otázku, či polovodičový priemysel dokáže ďalej napĺňať tempo Moorovho zákona. Kľúčom je nová trojrozmerná architektúra označovaná ako nanostack.

Staršie generácie čipov ukladali miniatúrne logické súčiastky najmä vedľa seba v dvoch rozmeroch na plochej rovine. Nový prístup ich dokáže ukladať aj zvislo, vo viacerých vrstvách nad sebou. Takéto vrstvenie možno prirovnať k tehlám uloženým v murive.

Inžinierom umožňuje kombinovať v jednotlivých vrstvách rôzne materiály a samostatne nastavovať výkon čipu bez toho, aby boli tak výrazne obmedzení susednými komponentmi. V porovnaní s dnešným 2 nm štandardom prináša nová architektúra výraznú zmenu v rýchlosti aj energetickej efektivite.

Podľa spôsobu nasadenia môže zvýšiť výpočtový výkon zariadenia o 50 %, alebo znížiť spotrebu energie o 70 %. Tieto parametre môžu pomôcť pri napájaní cloudovej infraštruktúry, vývoji kvantových počítačov aj pri prevádzke pokročilých modelov umelej inteligencie.

Mobilné a nositeľné zariadenia by vďaka úspornejšiemu čipu mohli pracovať dlhšie aj s menšou batériou. Nižšia spotreba zároveň znižuje nároky na aktívne chladenie vnútorných komponentov pri vysokej záťaži. Výroba takto malých súčiastok si však vyžaduje veľmi pokročilé litografické systémy využívajúce špeciálne ultrafialové žiarenie.

Tradičné metódy presného leptania vzorov sú pri takýchto miniatúrnych štruktúrach menej účinné, pretože rastie riziko výrobných chýb a deformácií tenkých spojov. Výrobný proces preto prebieha v úzkej spolupráci s technológiou spoločnosti ASML, ktorá umožňuje presnú tlač elektronických obvodov na testovacie kremíkové plátky.

IBM po prvých kontrolných testoch predpokladá, že masová komerčná výroba týchto čipov by sa mohla začať približne do piatich rokov od predstavenia. Funkčná architektúra tak vytvára priestor na ďalšie posúvanie limitov logických obvodov. Zároveň naznačuje, že zmenšovanie čipov môže pokračovať aj v nasledujúcom desaťročí.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Čipy pod hranicou jedného nanometra môžu zvýšiť výkon AI systémov bez neúmerného rastu spotreby energie.

Zdroj: interestingengineering.com foto: IBM

Zobrazit Galériu