انقلاب آیبیام در صنعت تراشه با فناوری ۰.۷ نانومتری
شرکت آیبیام با معرفی نخستین فناوری ساخت تراشه زیر یک نانومتر جهان، گام بلندی در صنعت نیمهرسانا برداشت. این تراشه با معماری سهبعدی «نانوستک» امکان جای دادن نزدیک به ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور در تراشهای به اندازه یک ناخن را فراهم میکند و در مقایسه با نسل ۲ نانومتری، تا ۵۰ درصد توان پردازشی بیشتر یا ۷۰ درصد بهرهوری انرژی بالاتر ارائه میدهد؛ دستاوردی که میتواند آینده هوش مصنوعی، رایانش ابری و تجهیزات الکترونیکی را متحول کند.
شرکت آیبیام (IBM) با معرفی نخستین فناوری ساخت تراشه زیر یک نانومتر جهان، مرزهای صنعت نیمهرسانا را جابهجا کرد. این دستاورد با بهرهگیری از معماری سهبعدی نوآورانه، امکان جای دادن نزدیک به ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور در تراشهای به اندازه یک ناخن را فراهم کرده و نویدبخش جهشی بزرگ در توان پردازشی و بهرهوری انرژی است.
در شرایطی که بسیاری از کارشناسان معتقد بودند صنعت نیمهرسانا به مرزهای فیزیکی کوچکسازی ترانزیستورها نزدیک شده است، شرکت آیبیام (IBM) از دستاوردی رونمایی کرده که میتواند مسیر آینده فناوری تراشهها را برای سالهای طولانی تغییر دهد. این شرکت نخستین فناوری ساخت تراشه در گره ۰٫۷ نانومتر یا ۷ آنگستروم را معرفی کرده است؛ فناوریای که برای نخستین بار، صنعت را وارد قلمرو ساخت تراشهها در مقیاس اتمی میکند.
بر اساس اعلام آیبیام، این فناوری جدید قادر است نزدیک به ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور را در تراشهای هماندازه یک ناخن جای دهد. این میزان تراکم تقریباً دو برابر بیشتر از تراشه ۲ نانومتری است که این شرکت در سال ۲۰۲۱ معرفی کرده بود و نشان میدهد روند افزایش چگالی ترانزیستورها همچنان ادامه دارد.
نیمهرساناها قلب تپنده تقریباً تمام تجهیزات الکترونیکی مدرن هستند؛ از رایانهها و تلفنهای هوشمند گرفته تا خودروها، سامانههای مخابراتی، تجهیزات پزشکی، مراکز داده، زیرساختهای حیاتی و سامانههای هوش مصنوعی. از همین رو، هر پیشرفت در فناوری ساخت تراشه میتواند تأثیر گستردهای بر صنایع مختلف جهان داشته باشد.
به گفته پژوهشگران، مهمترین عامل موفقیت این فناوری، توسعه معماری کاملاً جدیدی برای ترانزیستورها با نام نانوستک (Nanostack) است. این معماری که نخستین نمونه سهبعدی مبتنی بر نانولایهها در صنعت به شمار میرود، ساختار رایج ترانزیستورها را بهطور اساسی دگرگون کرده است.
در فناوریهای متداول، ترانزیستورها عمدتاً در کنار یکدیگر روی سطح تراشه قرار میگیرند، اما در معماری نانوستک، ترانزیستورها بهصورت عمودی و در چندین لایه روی یکدیگر چیده میشوند. این طراحی سهبعدی موجب میشود تعداد بسیار بیشتری ترانزیستور در همان سطح سیلیکونی جای گیرد، بدون آنکه ابعاد تراشه افزایش پیدا کند.
ویژگی مهم دیگر این معماری، امکان استفاده از مواد متفاوت در هر یک از لایههای رویهمقرارگرفته است. این موضوع به طراحان اجازه میدهد عملکرد و مصرف انرژی هر ترانزیستور را بهطور مستقل بهینهسازی کنند؛ قابلیتی که در معماریهای پیشین وجود نداشت.
آزمایشهای انجامشده توسط پژوهشگران آیبیام نشان داده است این فناوری تنها یک طرح نظری نیست، بلکه قابلیت ساخت عملی نیز دارد. محققان با استفاده از اتصال دیالکتریکهای فوقنازک در ساختارهای سیماس (CMOS)، مهندسی کانالهای دوگانه و ساخت مدارهای منطقی آزمایشی، عملکرد صحیح این معماری را به اثبات رساندهاند.
بر اساس نتایج فنی منتشرشده، تراشههای مبتنی بر فناوری ۰٫۷ نانومتری میتوانند در مقایسه با نسل ۲ نانومتری آیبیام، تا ۵۰ درصد توان پردازشی بیشتر یا ۷۰ درصد بهرهوری انرژی بالاتر ارائه دهند. این بدان معناست که سازندگان تجهیزات الکترونیکی میتوانند بسته به نیاز خود، یا قدرت پردازش را به میزان قابل توجهی افزایش دهند یا مصرف انرژی را به شکل چشمگیری کاهش دهند.
این ویژگی بهویژه برای کاربردهایی مانند هوش مصنوعی مولد، رایانش ابری، مراکز داده، پردازشهای سنگین علمی و نسل آینده تجهیزات الکترونیکی اهمیت فراوانی دارد؛ حوزههایی که همواره به توان پردازشی بیشتر و مصرف انرژی کمتر نیاز دارند.
همزمان با معرفی این فناوری، پژوهشگران آیبیام در کنفرانس ویالاسآی ۲۰۲۶ (VLSI ۲۰۲۶) نیز نتایج تحقیق دیگری را ارائه کردند که نشان میدهد معماری نانوستک میتواند فضای مورد نیاز حافظههای اسآرایام (SRAM) را حدود ۴۰ درصد کاهش دهد. این پیشرفت به طراحان تراشه اجازه میدهد حافظه بیشتری را در همان مساحت جای دهند و پهنای باند مورد نیاز پردازشهای سنگین هوش مصنوعی را بهتر تأمین کنند.
جی گامبتا (Jay Gambetta)، مدیر بخش پژوهشهای آیبیام و از پژوهشگران ارشد این شرکت، درباره این دستاورد گفت: «جدیدترین فناوری تراشه آیبیام نقطه عطفی در تاریخ رایانش به شمار میرود و فناوری را از عصر نانومتر به مقیاس اتم وارد میکند. ما با معماری نانوستک تنها ترانزیستورها را کوچکتر نکردهایم، بلکه شیوه ساخت تراشهها را از نو تعریف کردهایم تا توان پردازشی و بهرهوری انرژی بهطور چشمگیری افزایش یابد.»
وی افزود این نوآوری، ادامه مسیر آیبیام در توسعه فناوریهای نسل آینده است و پایههای ورود صنعت نیمهرسانا به دوران جدیدی از طراحی تراشهها را بنا میگذارد.
به نقل از نانو ایران، اگرچه امروزه عدد گرههای فناوری دیگر الزاماً بیانگر ابعاد واقعی ترانزیستورها نیست و بیشتر به نسل فناوری ساخت اشاره دارد، اما دستیابی به فناوری ۰٫۷ نانومتری یا ۷ آنگسترومی نشان میدهد روند کوچکسازی و افزایش تراکم ترانزیستورها هنوز به پایان نرسیده است.
بر اساس نقشه راه اعلامشده از سوی آیبیام، معماری نانوستک میتواند دستکم برای یک دهه آینده امکان ادامه روند توسعه و کوچکسازی تراشهها را فراهم کند؛ موضوعی که نهتنها آینده صنعت نیمهرسانا، بلکه مسیر پیشرفت هوش مصنوعی، رایانش پیشرفته و تجهیزات الکترونیکی نسل آینده را نیز تحت تأثیر قرار خواهد داد.
