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IBM ha presentato un'architettura innovativa di transistor da 0,7 nm (7 angstrom), riconosciuta come la prima tecnologia di semiconduttori sub-1 nm del settore. Mentre il settore dei semiconduttori continua a superare i limiti fisici della scalabilità convenzionale dei transistor, questo risultato della ricerca segna una svolta scientifica e tecnologica fondamentale nel settore.
Tecnologia IBM Nanostack
Questa tecnologia sperimentale consente l'integrazione di quasi 100 miliardi di transistor su un chip delle dimensioni di un'unghia, quasi raddoppiando la densità dei transistor della tecnologia dei chip a 2 nm di IBM lanciata per la prima volta nel 2021. Secondo IBM, adattata alle priorità di ottimizzazione degli scenari applicativi pratici, la nuova architettura può fornire prestazioni fino al 50% più elevate o un'efficienza energetica migliorata fino al 70% rispetto al processo a 2 nm esistente.
Il cuore di questo lancio tecnologico è un'innovativa architettura a transistor tridimensionale denominata "nanostack", che realizza per la prima volta nel settore il ridimensionamento dei chip logici inferiori a 1 nm.
Innovativa architettura 3D Nanostack
Andando oltre la soluzione tradizionale di semplice riduzione delle dimensioni dei transistor, questa tecnologia impila e scagliona verticalmente i transistor in nanosheet tramite un processo di integrazione 3D. Questo approccio innovativo non solo aumenta notevolmente la densità di integrazione dei transistor, ma consente anche l'impiego di materiali diversi in ogni strato, consentendo un'ottimizzazione indipendente e precisa delle prestazioni del chip e del consumo energetico all'interno della struttura impilata.
Il team di ricerca di IBM ha completato la validazione sperimentale dell'architettura attraverso il collegamento dielettrico ultrasottile per l'integrazione CMOS, l'ottimizzazione ingegneristica a doppio canale e il test di circuiti inverter CMOS completamente funzionali. Una serie di risultati di test hanno verificato che l'architettura è fisicamente realizzabile e può supportare costantemente il funzionamento di vari carichi di lavoro computazionali.
Jay Gambetta, direttore della ricerca IBM, ha affermato che questa svolta non è un semplice aggiornamento dello scaling dei transistor, ma un'innovazione dirompente nei processi di produzione dei chip. Operando su scale di processo vicine al livello atomico, l'architettura offre miglioramenti simultanei sia nelle prestazioni dei chip che nell'efficienza energetica.
Ottimizzazione dello scaling SRAM per la potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale
Al Simposio del 2026 sulla tecnologia e sui circuiti VLSI, IBM ha rilasciato un altro risultato di ricerca a sostegno: l’architettura nanostack raggiunge circa il 40% di scalabilità della SRAM. Per gli acceleratori di intelligenza artificiale e i sistemi informatici ad alte prestazioni, le prestazioni complessive del sistema sono spesso limitate dalla larghezza di banda della memoria e dalla capacità di archiviazione. I continui miglioramenti nella densità della memoria sono quindi diventati sempre più critici per le applicazioni informatiche avanzate.
Queste innovazioni SRAM consentono ai progettisti di chip di sviluppare processori più efficienti, rispondendo al contempo ai crescenti requisiti di memoria dell’intelligenza artificiale generativa, dell’infrastruttura cloud e dei carichi di lavoro ad alto contenuto di dati.
Estendere la tabella di marcia per la tecnologia dei semiconduttori
Mentre i moderni nodi di processo non corrispondono più strettamente alle specifiche dimensioni fisiche dei transistor, la tecnologia da 0,7 nm di IBM apre un percorso praticabile per il dimensionamento logico continuo nell’era degli angstrom. L'azienda ritiene che la metodologia nanostack possa sostenere un ulteriore ridimensionamento dei transistor per almeno un altro decennio oltre i processi all'avanguardia di oggi.
La ricerca è stata condotta congiuntamente presso il centro di ricerca sui semiconduttori IBM ad Albany, New York, insieme a partner industriali. La struttura è destinata ad ospitare il sistema di litografia ASML High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (High NA EUV), una tecnologia fondamentale per le prossime generazioni di processi avanzati. IBM e i suoi collaboratori hanno già verificato i dispositivi funzionali fabbricati utilizzando processi High NA EUV.
Prospettive di produzione
IBM continua a consolidare la propria posizione come istituto di ricerca leader nel settore dei semiconduttori, con ampi contributi che coprono l'innovazione dei processi del silicio, la progettazione di hardware AI e lo sviluppo dell'informatica quantistica. La società ha recentemente annunciato il lancio di Anderon, una fonderia quantistica indipendente dedicata alla produzione di wafer quantistici.
Sebbene la scoperta dei 0,7 nm rimanga attualmente un risultato della ricerca, IBM indica che la produzione commerciale basata sull’architettura nanostack potrebbe essere realizzata entro i prossimi cinque anni, ponendo solide basi per la tecnologia dei semiconduttori sub-1 nm producibile in serie.
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