IBM kembali mendorong batas industri semikonduktor dengan teknologi chip sub-1 nanometer yang disebut sebagai yang pertama di dunia. Pada desain transistor baru di node 0,7 nm atau 7 angstrom ini, IBM mengklaim mampu menempatkan hampir 100 miliar transistor di atas silikon seukuran kuku jari.
Yang membuatnya mencolok bukan hanya ukuran, tetapi juga lonjakan efisiensinya. IBM menyebut chip tersebut dapat memberi performa hingga 50% lebih tinggi atau efisiensi energi 70% lebih baik dibanding chip 2 nm miliknya.
Lompatan di saat penyusutan chip makin sulit
Selama bertahun-tahun, industri chip mengejar transistor yang semakin kecil untuk mengejar performa dan kepadatan komputasi. Namun, semakin dekat ke batas fisika, semakin besar tantangan yang harus dihadapi dengan pendekatan konvensional.
IBM mencoba mengambil jalur lain lewat pendekatan yang mereka sebut nanostack. Alih-alih hanya mengecilkan transistor di bidang datar, perusahaan ini menyusun transistor secara vertikal dalam arsitektur 3D berbasis nanosheet.
Pendekatan itu membuat IBM menyebut desainnya sebagai transistor 3D nanosheet pertama di industri. Ini berbeda dari chip “3D stacked” yang digunakan beberapa pemain besar seperti AMD, Intel, dan Nvidia, karena yang ditumpuk IBM adalah transistor di level yang jauh lebih dasar, bukan sekadar paket chip.
Efisiensi daya jadi nilai jual utama
IBM menempatkan efisiensi daya sebagai inti dari terobosan ini, dan alasannya sangat relevan dengan ledakan generative AI. Beban kerja AI mendorong konsumsi listrik chip ke level yang makin berat bagi industri komputasi.
Pusat data kini juga menghadapi tekanan pada jaringan listrik dan kebutuhan air untuk pendinginan. Jika chip bisa mengerjakan tugas yang sama dengan energi 70% lebih sedikit, beban tersebut berpotensi turun secara berarti.
IBM juga menyebut teknologi ini dapat mendorong scaling SRAM sebesar 40%. Menurut perusahaan, itu merupakan lompatan terbesar dalam setidaknya satu dekade untuk memori cepat di dalam chip yang memasok data ke beban kerja AI intensif.
Cara kerja nanostack dan status pengembangannya
Keunggulan nanostack juga datang dari cara pembuatannya. Karena tiap lapisan dibangun secara terpisah, insinyur bisa mengombinasikan material yang berbeda pada tiap lapisan untuk mengatur performa dan daya dengan lebih presisi.
IBM mengatakan pendekatan ini sudah divalidasi lewat CMOS inverter yang berfungsi, dan demonstrasi scaling SRAM 40% juga telah dilaporkan. Jay Gambetta, Direktur IBM Research dan IBM Fellow, menyebut nanostack sebagai langkah yang mereinventasi cara chip dibangun untuk memberi daya dan efisiensi energi yang jauh lebih tinggi.
Meski terdengar revolusioner, teknologi sub-1 nm ini masih berada di tahap riset dan belum menjadi produk komersial. IBM mengatakan ada jalur menuju produksi dalam lima tahun.
Pengembangan berlangsung di fasilitas riset utama IBM di Albany, New York, yang akan segera menampung alat litografi High-NA EUV buatan ASML. Mesin ini dibutuhkan untuk mencetak sirkuit sekecil itu.
IBM juga bekerja sama dengan Lam Research, Tokyo Electron, dan SCREEN Semiconductor Solutions untuk mengembangkan proses di sekitarnya. Kolaborasi tersebut disebut telah menghasilkan perangkat yang berfungsi.
Klaim IBM ikut memberi sinyal bahwa ruang untuk pergerakan Moore’s Law belum sepenuhnya habis. Perusahaan itu menyebut peta jalan nanostack masih membuka peluang scaling di bawah 1 nm setidaknya selama satu dekade ke depan.
