IBM, 2nm düğümüne kıyasla %50 performans artışı sunan 1nm altı çipi tanıttı

IBM'in nanostack mimarisi, bir tırnak büyüklüğündeki çipe yaklaşık 100 milyar transistör sığdırarak Moore Yasası'nı angstrom çağına taşıyor.

IBM, yarı iletken sektörünün ilk 1 nanometre altı çip teknolojisini duyurdu. Dikey olarak istiflenmiş transistör mimarisi, bir tırnak büyüklüğündeki kalıba yaklaşık 100 milyar transistör sığdırıyor — bu, şirketin 2nm düğümünün neredeyse iki katı yoğunluk anlamına geliyor.

IBM Araştırma direktörü ve IBM Fellow Jay Gambetta, "Bu sadece kademeli bir adım değil, anlamlı bir sıçrama. Bilgi işlemin, enerji tüketiminde buna karşılık gelen bir artış olmadan önemli ölçüde daha güçlü hale geldiği bir geleceğe işaret ediyor" dedi.

Yayınlanan teknik sonuçlara göre, 0,7 nanometre veya 7 angstrom düğümü, IBM'in 2021'de tanıttığı 2nm düğüm çiplerine kıyasla yüzde 50'ye kadar daha yüksek performans veya yüzde 70 daha fazla enerji verimliliği sunuyor. Nanostack mimarisi, IBM'in öncülük ettiği ve TSMC ile diğer dökümhanelerde 3nm ve 2nm çipler için endüstri standardı haline gelen nanosheet teknolojisi üzerine inşa ediliyor. Bu yeni mimari, transistörleri gofret yüzeyinde küçültmek yerine dikey olarak istifliyor.

Bu atılım, yarı iletken yol haritasını en az bir on yıl daha uzatıyor ve hâlâ nanosheet transistörleri iki boyutta ölçeklendiren rakipler için teknoloji açığını genişletme tehdidi oluşturuyor. IBM, ticari kullanımın beş yıl içinde, ana akım üretimin ise on yıl içinde başlamasını bekliyor; bu da TSMC, Samsung Foundry ve Intel arasındaki rekabet dinamiklerini potansiyel olarak yeniden şekillendirebilir.

Nanostack tasarımı, her biri yaklaşık 15 sıra silikon atomuna eşdeğer olan 5 nanometre kalınlığında üç nanosheet içeren iki transistörü tek bir istiflenmiş birim halinde birleştirmek için sıralı 3D entegrasyon kullanıyor. Mimari, üst ve alt transistörlerin farklı malzemelerle ayrı ayrı mühendislik ürünü olarak tasarlanmasına olanak tanıyarak, geleneksel düzlemsel yapılarda zor olan performans ve güç optimizasyonlarını mümkün kılıyor.

IBM araştırmacıları, teknolojinin uygulanabilirliğini, 2025 IEEE VLSI Teknolojisi ve Devreleri Sempozyumu'nda sunulan, beklenen anahtarlama performansına sahip işlevsel CMOS invertör işletimi yoluyla gösterdi. Şirket, VLSI 2026 sempozyumunda, bit hücresi yüksekliğini azaltan kademeli bir kanal tasarımı kullanarak SRAM ölçeklemesinde yüzde 40'lık bir iyileşme gösterdi. Gambetta, bu gelişmenin, bilgi işlem kaynaklarına yakın yüksek bant genişlikli, yüksek verimli bellek gerektiren AI iş yükleri için önemli olabileceğini söyledi.

SRAM ölçekleme başarısı, AI çip tasarımında büyüyen bir darboğazı ele alıyor. Gambetta, SRAM ölçeklemesinin 3nm ve 2nm nesilleri arasında yalnızca yüzde birkaç oranında iyileştiğini, bu nedenle yüzde 40'lık kazancın, AI çıkarımında en büyük enerji tüketimi kaynaklarından biri olan veri hareketini azaltmak için büyük ölçüde yonga üstü belleğe güvenen AI hızlandırıcıları tasarlayan çip mimarları için yapısal bir değişim olduğunu belirtti.

IBM'de silikon teknolojisi araştırma ve geliştirmeden sorumlu başkan yardımcısı Huiming Bu, sektörün 1959'da metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistörün icadından bu yana transistörleri büyük ölçüde iki boyutta ölçeklendirdiğini söyledi. Bu, "Sektörümüzde ilk kez transistörleri dikey yönde istifleyip kademelendirebileceğiz" dedi.

Çalışmalar, IBM'in New York, Albany'deki yarı iletken araştırma tesisinde yürütülüyor. Şirket ve ortakları — Lam Research, Tokyo Electron ve SCREEN Semiconductor Solutions dahil — ASML Holding NV'den Yüksek Sayısal Açıklıklı Aşırı Ultraviyole litografi ekipmanı kurulumuna hazırlanıyor. IBM, High NA EUV'nin gelecekteki mantık ölçeklemesi için kritik olacağını ve nanostack üretime geçmeden önce nanosheet teknolojisini de iyileştirebileceğini belirtti.

IBM, nanostack için ticarileştirme ortaklarını açıklamadı, ancak Japonya merkezli Rapidus Corp. ile 2nm üretimi üzerinde çalışıyor. Şirketin çip teknolojisini Samsung da dahil olmak üzere ortaklara lisanslama konusundaki geçmişi, nanostack için benzer bir model izlenebileceğini gösteriyor. IBM'in öncü çalışmasının ardından 2nm düğümü için bağımsız olarak nanosheet transistörler geliştiren TSMC, rekabetçi kalabilmek için kendi 3D istifleme çözümünü geliştirme baskısıyla karşı karşıya.

Yatırımcılar için etkiler birden fazla hisse senedini kapsıyor. IBM'in atılımı, TSMC ve Intel'i kendi 1nm altı yol haritalarını hızlandırmaya zorlayabilir ve potansiyel olarak sektör genelinde Ar-Ge harcamalarını artırabilir. Nanostack'in öngörülen yüzde 50 performans artışını sağlaması durumunda, yıllık on milyarlarca doları AI çiplerine harcayan hiper ölçekli bulut operatörleri — Amazon, Microsoft ve Google — arasındaki tedarik kararlarını değiştirebilir. IBM, ticari bir çip üreticisi olmasa da, mimariden lisans geliri elde etme potansiyeline sahip; ancak şirket finansal koşulları açıklamadı.

Bu makale yalnızca bilgilendirme amaçlıdır ve yatırım tavsiyesi niteliği taşımaz.