טכנולוגיה תלת-מימדית חדשה בשם Nanostack פורצת מגבלות פיזיקליות ודוחסת כמעט 100 מיליארד טרנזיסטורים על שטח של ציפורן, עם עד 50% יותר ביצועים או 70% חיסכון אנרגטי. "זהו רגע מכונן בהיסטוריה של המחשוב – דחיפת הטכנולוגיה מעבר לעידן הננומטר למימד של אטומים", אמר ג'יי גמבטה, מנהל IBM Research
IBM הכריזה על פריצת דרך היסטורית עבור תעשיית השבבים: לראשונה אי פעם הוצגה טכנולוגית שבבים של פחות מ-1 ננומטר (sub-1 nm). הטכנולוגיה מבוססת על ארכיטקטורת טרנזיסטורים חדשנית בגודל 0.7nm או 7 אנגסטרום (angstrom – יחידת מדידה אטומית השווה לעשירית הננומטר), ומשמעותה היא שממדי השבב מתקרבים לגודל של אטומים בודדים.
שבבים ממלאים תפקיד קריטי בכל תחום – ממחשוב ומוצרי חשמל ביתיים ועד מערכות תקשורת, תחבורה ותשתיות חיוניות, ובמשך עשורים נשענה התעשייה על חוק מור, שסימן קצב קבוע להכפלה הרציפה של מספר הטרנזיסטורים על שבב, כדי לספק שיפורי עקבי בביצועים. אולם ככל שהשבבים התכווצו לממדים ננומטריים, חלה האטה בקצב ההתקדמות. הגעה לטכנולוגיה של פחות מ-1 ננומטר פירושה פריצה מעשית של מחסום שמקורו במגבלות פיזיקליות.
השבב החדש דוחס כמעט 100 מיליארד טרנזיסטורים על שטח הדולה לזה של ציפורן אנושית – כמעט פי שניים מצפיפות שבב ה-2nm שהציגה IBM ב-2021. על פי תוצאות ניסויים של IBM, הטכנולוגיה החדשנית צפויה לספק עד 50% יותר ביצועים, או לחלופין עד 70% חיסכון בצריכת אנרגיה לעומת שבבי ה-2nm – שיפור משמעותי עבור יישומים כמו בינה מלאכותית, תשתיות ענן והתקנים מתקדמים.
כדי להגיע לפריצת דרך זו, פיתחו חוקרי IBM ארכיטקטורת טרנזיסטורים תלת-מימדית ראשונה מסוגה בתעשייה בשם Nanostack. טכנולוגיה זו עורמת טרנסיסטורים בצורה אנכית ומדורגת, באופן שמאפשר לארוז יותר טרנסיסטורים על פני שטח נתון, והיא מייצגת התקדמות משמעותית ביחס לטכנולוגיית Nanosheet הנפוצה כיום, שאף היא פותחה על ידי IBM. התכנון בארכיטקטורת Nanostack גם מאפשר שילובי חומרים שונים בכל שכבה, שיפור של הביצועים והיעילות האנרגטית של כל טרנזיסטור באופן עצמאי.
"פריצת הדרך הנוכחית של IBM מסמנת רגע מכונן בהיסטוריה של המחשוב – דחיפת הטכנולוגיה מעבר לעידן הננומטר למימד של אטומים", אמר ג'יי גמבטה (Jay Gambetta), מנהל IBM Research. "עם ארכיטקטורת ה-Nanostack החדשה שלנו, אנחנו לא רק מקטינים טרנזיסטורים, אנחנו ממציאים מחדש את אופן הבנייה של שבבים, כדי לספק הרבה יותר עוצמה ויעילות אנרגטית. חדשנות ראשונה מסוגה בתעשייה זו ממשיכה את המורשת של IBM בהובלה טכנולוגית ומניחה את היסודות לעידן המחשוב הבא".
ארכיטקטורת ה-Nanostack אומתה בניסויים שאישרו כי הטכנולוגיה ניתנת לבנייה פיזית ותומכת בביצוע החישובים כמתוכנן. במחקר שהוצג ב-VLSI 2026, הדגימו חוקרי IBM כי ארכיטקטורת Nanostack מספקת שיפור של 40% ב-SRAM (זיכרון SRAM) – הישג שפותח את הדרך לעיצוב שבבים יעילים יותר עם תמיכה בדרישות רוחב הפס הגבוה של עומסי AI מתקדמים.
בעוד שצמתי טרנזיסטורים (transistor nodes) מייצגים כיום דור טכנולוגיית ייצור ולא ממד פיזי מדויק, טכנולוגיית ה-0.7nm של IBM (המכונה גם 7 אנגסטרום) מדגימה כיצד המיזעור העקבי נותר אפשרי. מפת הדרכים של IBM צופה כי פריצת הדרך הזו תפתח לפחות עשור שנים של שדרוג טכנולוגי.
זוהי גם עדות נוספת להובלה העקבית של IBM בתחום המחקר והפיתוח של תחום הסיליקון, מהיחידות הראשונות בשנות ה-60 ועד שבב ה-2nm בשנת 2021. IBM ממשיכה לחדש גם בחזית חומרת ה-AI, הלוגיקה ומעבדי המחשוב הקוונטי. את המחקר הנוכחי על שבבי ה-7 אנגסטרום ביצעו חוקרי החברה במעבדת השבבים באולבני, ניו יורק. אתר זה של IBM יארח בקרוב ציוד High NA EUV (ציוד הדפסה מתקדם לשבבים) שפיתחה חברת ASML, המאפשר הדפסת מעגלים בדיוק גבוה במיוחד לתמיכה ביצירת שבבים קטנים וחזקים יותר. IBM ושותפיה כבר פיתחו תהליכים וכלים חדשים ל-High NA EUV, שהניבו מכשירים פעילים.
IBM גם הכריזה לאחרונה על תוכנית להקים את Anderon – יצרנית שבבים קוונטיים ייעודית ועצמאית (Quantum Foundry), ראשונה מסוגה בעולם, שתתבסס על המומחיות של IBM במחשוב קוונטי ובשבבים, ותסייע למצב את ארה"ב כיצרנית העיקרית של שבבים קוונטיים בעולם.
עם הציפייה לאימוץ הקרוב ביותר של ארכיטקטורת Nanostack בשבבים במימד של פחות מ-1 ננומטר, ב-IBM מעריכים שאלה יהיו ניתנים לייצור בתוך כחמש שנים.
