IBM обяви пробив в дизайна на ултрамалки чипове с нова „многоетажна“ архитектура

IBM представи нова технология за проектиране на чипове, която според компанията може да позволи на производителите да поберат до 100 милиарда транзистора върху силициев чип с размерите на човешки нокът.

В момента индустриалният стандарт за най-модерните чипове е около 2 нанометра (nm) – единица за измерване, равна на една милиардна част от метъра и сравнима по размер с няколко атома.

От IBM твърдят, че новата им технология NanoStack е еквивалентна на приблизително 0,7 нанометра, което потенциално я превръща в първата известна технология за чипове под границата от 1 нанометър, пише BBC.

Въпреки това ще са необходими още няколко години, преди технологията да бъде готова за масово производство.

Компанията съобщава, че при тестове прототипът е показал с 50% по-висока производителност от собствения ѝ 2-нанометров чип и е бил със 70% по-енергийно ефективен.

Подобни подобрения IBM отчете и през 2021 г., когато представи своята 2-нанометрова технология, като тогава също обяви значителен скок в производителността и енергийната ефективност.

Джей Гамбета, директор на IBM Research и носител на званието IBM Fellow, определи NanoStack като „исторически момент“ за бъдещето на чиповете.

„С новата архитектура NanoStack не просто правим транзисторите по-малки – ние преосмисляме начина, по който се изграждат чиповете, за да осигурят значително по-голяма изчислителна мощ и енергийна ефективност“, заяви той.

Какво представлява технологията?

Транзисторите са основните градивни елементи на силициевите чипове, които осигуряват изчислителната мощ на електронните устройства по света – от смартфони и игрови конзоли до лаптопи.

Те са ключов компонент и в мощните компютърни системи в центровете за данни, които обработват всичко – от стрийминг услуги и онлайн банкиране до приложенията на генеративния изкуствен интелект.

Колкото повече транзистори могат да бъдат разположени върху един чип, толкова по-мощен става той и толкова повече задачи може да изпълнява устройството.

В същото време производителите се стремят непрекъснато да намаляват размерите на самите чипове.

В продължение на десетилетия броят на транзисторите върху един чип се удвоява приблизително на всеки две години – тенденция, известна като закона на Мур (Moore's Law).

Сега обаче, когато върху някои чипове вече има милиарди транзистори, поддържането на този темп става все по-трудно. Експертите са единодушни, че този растеж не може да продължава безкрайно.

За да удължат живота на закона на Мур, производителите от известно време се насочват към триизмерни решения. Вместо да разполагат повече транзистори само хоризонтално върху повърхността на чипа, те променят формата им, така че да използват пространството във височина.

Подходът на IBM отива още по-далеч – компанията предлага транзисторите да бъдат подреждани в множество слоеве един върху друг.

Професор Алън Уудуърд, компютърен учен от Университета в Съри, сравнява идеята със строителството на високи жилищни блокове вместо на еднофамилни къщи в градска среда.

„NanoStack на IBM е като предложение за изграждането на 100-етажен небостъргач“, казва той. Според него конкурентите на компанията, сред които Samsung и Intel, са по-близо до концепцията за сгради с между 30 и 50 етажа със собствените си разработки в областта на 3D чиповете.

Пред инженерите на триизмерните чипове стоят сериозни технически препятствия.

Едно от тях е топлината. Транзисторите се нагряват по време на работа, а топлината естествено се издига нагоре, което усложнява охлаждането на многослойните конструкции.

Друг проблем е, че когато слоевете станат прекалено тънки, транзисторите понякога не могат да се изключват напълно, когато това е необходимо, което нарушава работата на целия чип.

„Смятам, че е честно да се каже, че предложенията на IBM са най-амбициозните в момента“, заключава проф. Уудуърд.