IBM vừa chính thức công bố chip 0,7 nanomet (7 angstrom) đầu tiên trên thế giới, đánh dấu bước vượt qua ranh giới vật lý gần như bất khả thi trong ngành bán dẫn. Công bố được đưa ra tại hội nghị VLSI 2026, cho thấy IBM đã phá vỡ ngưỡng 1 nanomet vốn được coi là bức tường vật lý suốt nhiều năm qua.
Kiến trúc nanostack: xếp transistor theo chiều dọc
Chìa khóa của đột phá này nằm ở kiến trúc hoàn toàn mới mang tên nanostack. Thay vì sắp xếp các bóng bán dẫn theo mặt phẳng nằm ngang như truyền thống, IBM xếp chúng chồng lên nhau theo chiều thẳng đứng và so le trong không gian ba chiều. Điều này cho phép tăng mật độ transistor mà không cần thu nhỏ từng transistor xuống kích thước cực hạn.
Mỗi lớp trong cấu trúc xếp chồng có thể sử dụng vật liệu khác nhau, tối ưu riêng cho tốc độ hoặc tiết kiệm điện năng, thay vì áp dụng một công thức duy nhất cho toàn bộ chip như kiến trúc cũ. Giám đốc nghiên cứu IBM Jay Gambetta cho biết: "Chúng tôi không chỉ làm transistor nhỏ hơn mà đang tái thiết kế cách chip được xây dựng để cung cấp nhiều hiệu năng và hiệu quả năng lượng hơn đáng kể."
Thông số ấn tượng và ứng dụng thực tế
Chip 0,7nm đạt mật độ gần 100 tỷ transistor trên diện tích bằng móng tay, gần gấp đôi so với chip 2nm mà IBM ra mắt năm 2021. So với chip 2nm, phiên bản mới mang lại hiệu năng cao hơn tới 50% hoặc tiết kiệm điện hơn tới 70%, tùy theo cách cấu hình. Bộ nhớ SRAM tích hợp cũng nhỏ hơn 40%, điều đặc biệt quan trọng đối với chip AI vì tốc độ thường bị hạn chế bởi bộ nhớ.
Với những thông số này, ứng dụng thực tế trải rộng từ điện thoại thông minh và laptop tiêu thụ ít điện hơn đến máy chủ AI và trung tâm dữ liệu có thể chạy các mô hình lớn hơn trong cùng ngân sách điện năng. Đây là điểm có giá trị khi ngành AI đang đối mặt với áp lực tiêu thụ điện ngày càng lớn.
Lộ trình sản xuất và triển vọng tương lai
IBM đặt mục tiêu đưa công nghệ này vào sản xuất đại trà trong vòng 5 năm tới. Cơ sở nghiên cứu tại Albany, New York đang được trang bị thêm máy quang khắc EUV khẩu độ cao của ASML, thiết bị cần thiết để in mạch điện ở độ phân giải nguyên tử. IBM dự báo kiến trúc nanostack mở ra lộ trình thu nhỏ chip ổn định ít nhất thêm một thập kỷ, cho thấy ngành bán dẫn chưa chạm đến giới hạn tuyệt đối như nhiều người từng lo ngại.
