IBM membuka babak baru di dunia semikonduktor lewat arsitektur NanoStack yang disebut mampu membawa chip ke level di bawah 1 nanometer. Terobosan ini langsung memantik perhatian karena memberi sinyal bahwa Moore’s Law belum habis begitu saja.
Di baliknya, IBM mendemonstrasikan transistor 0,7 nanometer atau 7 angstrom, ukuran yang bahkan disebut setara dengan lebar sebuah molekul glukosa. Dengan skala itu, IBM memperkirakan hampir 100 miliar transistor bisa dimasukkan ke ruang seukuran kuku jari.
Menumpuk Nanosheet Secara Vertikal
Perubahan terbesar ada pada teknik nanostacking, yaitu menumpuk nanosheet yang sebelumnya dipakai pada chip 2 nm secara vertikal. Pendekatan ini menggantikan proses litografi dan etsa monolitik yang selama ini dipakai pada manufaktur chip konvensional.
Huiming Bu, wakil presiden IBM semiconductors global R&D dan Albany operations, menjelaskan bahwa desain tersebut memungkinkan setiap transistor dihubungkan dari sisi depan dan belakang secara independen untuk sinyal dan daya. IBM juga mengandalkan single dielectric bonding sebagai inovasi utama dalam proses penyambungannya.
IBM menilai arsitektur ini bisa membantu mengatasi hambatan yang makin berat saat transistor terus dikecilkan. Dua masalah yang disorot adalah charge trapping, saat elektron atau hole terperangkap oleh cacat atau pengotor, serta gate leakage yang memicu pemborosan daya statis.
Di saat yang sama, proses manufaktur CMOS masih menuntut suhu sangat tinggi. Kondisi itu membuat pengecilan ukuran di bawah 2 nm menjadi semakin sulit dengan pendekatan lama.
Performa Naik, Daya Turun
IBM menyebut teknologi barunya menawarkan performa hingga 50% lebih tinggi dan konsumsi energi 70% lebih rendah dibanding platform 2 nm. Perusahaan juga mengatakan arsitektur ini pada akhirnya akan menggantikan platform 2 nm dalam lima tahun ke depan.
Untuk memberi gambaran skalanya, IBM menyebut chip 2 nm saja sudah dapat memuat sekitar 50 miliar transistor di area sebesar kuku jari. Platform baru ini mendorong kapasitas itu jauh lebih tinggi dan menempatkan 7 angstrom sebagai target berikutnya.
Huiming Bu juga mengatakan platform baru tersebut akan menggantikan nanosheet sebagai teknologi arus utama di foundry terdepan, baik untuk CPU maupun GPU. Ia memperkirakan transisi ke 7 angstrom akan terjadi dalam satu dekade dan menjadi platform mainstream baru.
Dampak ke AI, SRAM, dan Komputasi Kuantum
IBM melihat dampak paling cepat dari terobosan ini ada pada pengembangan chip SRAM. Komponen ini dipakai untuk caching CPU, jaringan, serta perangkat seperti pacemaker dan sensor kendaraan.
SRAM juga penting bagi pemrosesan AI karena posisinya dekat dengan core pemrosesan, sehingga membantu mempercepat aliran data dan mengurangi bottleneck. IBM mengatakan mereka sudah mendemonstrasikan peningkatan 40% dalam scaling memori SRAM dibanding platform 2 nm.
Perusahaan menilai peningkatan itu akan sangat berguna untuk workflow AI yang membutuhkan bandwidth dan efisiensi lebih tinggi. Di sisi lain, kemajuan ini juga dianggap penting untuk komputasi kuantum karena sistem klasik tetap dibutuhkan untuk decoder, controller, dan accelerator.
Jay Gambetta, direktur riset IBM, mengatakan sistem klasik tersebut akan bekerja berdampingan dengan komputer kuantum. Ia menilai chip yang lebih efisien akan membantu mempercepat pembangunan ekosistem kuantum.
IBM bahkan menyebut penelitian ini membuka jalan menuju transistor 0,1 nm atau satu angstrom di masa depan. Jika target itu tercapai, ruang bagi semikonduktor untuk terus mengecil tampaknya masih belum tertutup.