أعلنت شركة IBM عن تطوير ما وصفته بأنه أول تقنية في العالم لمعالجات شبه موصلة تحت مستوى 1 نانومتر، عبر شريحة جديدة بدقة 0.7 نانومتر تعتمد على بنية ثلاثية الأبعاد مبتكرة، تمثل خطوة مهمة في مستقبل صناعة الرقائق الإلكترونية.
وتشير الشركة إلى أن الشريحة الجديدة تحتوي على نحو 100 مليار ترانزستور داخل مساحة بحجم ظفر الإصبع تقريبًا، ما يضاعف كثافة الترانزستورات مقارنة بشريحة 2 نانومتر التي كشفت عنها الشركة عام 2021.
أداء أعلى وكفاءة طاقة محسنة
وفقا لـIBM، فإن هذه التقنية الجديدة يمكن أن توفر:
زيادة في الأداء تصل إلى 50%، أو
تحسين كفاءة الطاقة بنسبة تصل إلى 70%
مقارنة بتقنية 2 نانومتر السابقة، ما يجعلها مناسبة لتطبيقات الذكاء الاصطناعي، وخدمات الحوسبة السحابية، والأجهزة الإلكترونية المستقبلية.
وتأتي هذه القفزة في وقت يواجه فيه قطاع أشباه الموصلات تحديات كبيرة في تقليص حجم الترانزستورات باستخدام التصاميم التقليدية.
بنية "نانوستاك" ثلاثية الأبعاد
تعتمد الشريحة الجديدة على تصميم يُعرف باسم "Nanostack"، وهو هيكل ثلاثي الأبعاد يعتمد على تكديس الترانزستورات بشكل عمودي ومتداخل.
ويتيح هذا التصميم:
زيادة عدد المكونات داخل نفس المساحة.
استخدام مواد مختلفة في طبقات متعددة.
تحسين الأداء وتقليل استهلاك الطاقة بشكل مستقل.
ويرى الباحثون أن هذا النهج يمثل تحولا جذريا في طريقة تصميم الشرائح مقارنة بالبنى التقليدية المسطحة.
اختبارات علمية تؤكد إمكانية التصنيع
أكدت IBM أن بنية الشريحة تم التحقق منها تجريبيا عبر عدة تقنيات متقدمة، من بينها:
الترابط العازل فائق الرقة ضمن تكامل CMOS.
تجارب القنوات المزدوجة.
تشغيل دوائر CMOS بشكل فعلي.
ووفق الشركة، فإن هذه الاختبارات تؤكد إمكانية تصنيع هذا النوع من الشرائح عمليا وليس فقط نظريا.
تحسينات في الذاكرة ومعالجة الذكاء الاصطناعي
أظهرت النتائج أيضا تحسنا في أداء الذاكرة، حيث تمكن الباحثون من تقليل حجم خلايا SRAM بنسبة تصل إلى 40%.
ويُعد هذا التطوير مهما بشكل خاص لتطبيقات الذكاء الاصطناعي، التي تتطلب قدرات تخزين ومعالجة عالية في وقت واحد.
مستقبل يمتد لعقد كامل
تعتقد IBM أن تقنية Nanostack قد تتيح استمرار تطور صناعة أشباه الموصلات لمدة لا تقل عن عشر سنوات قادمة، رغم الاقتراب من الحدود الفيزيائية لحجم الترانزستورات.
كما أوضحت الشركة أن تسميات “نانومتر” في الصناعة لم تعد تعبر بدقة عن الحجم الفعلي، بل تشير إلى جيل التصنيع التقني.
تصنيع متقدم في ولاية نيويورك
يتم تطوير هذه التقنية في مركز أبحاث أشباه الموصلات التابع لـIBM في مدينة ألباني بولاية نيويورك الأمريكية.
كما تعمل الشركة بالتعاون مع عدد من الشركات العالمية، من بينها:
Lam Research
Tokyo Electron
SCREEN Semiconductor Solutions
لدعم تطوير تقنيات الطباعة بالأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV) من الجيل الجديد.
نحو الجيل التجاري خلال خمس سنوات
تشير IBM إلى أن أول استخدام تجاري محتمل لهذه التقنية قد يبدأ خلال خمس سنوات تقريبا، مما يمهد لمرحلة جديدة في تطوير المعالجات فائقة الكثافة والكفاءة.