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IBM は、業界初の 1nm 未満の半導体技術として認められる、革新的な 0.7nm (7 オングストローム) トランジスタ アーキテクチャを発表しました。半導体部門が従来のトランジスタスケーリングの物理的限界を打ち破り続ける中、この研究成果は業界における重要な科学技術的進歩を示すものとなる。
IBMナノスタック・テクノロジー
この実験的技術により、爪ほどの大きさのチップ上に約1,000億個のトランジスタを統合することが可能となり、2021年に初めて発売されたIBMの2nmチップ技術のトランジスタ密度がほぼ2倍となった。IBMによると、実際のアプリケーションシナリオの最適化の優先順位に合わせて調整された新しいアーキテクチャは、既存の2nmプロセスと比較して最大50％高いパフォーマンス、または最大70％向上したエネルギー効率を実現できるという。
今回の技術発表の核となるのは、業界で初めて1nm未満のロジックチップスケーリングを実現する「ナノスタック」と名付けられた革新的な3次元トランジスタアーキテクチャだ。
革新的な 3D ナノスタック アーキテクチャ
この技術は、単にトランジスタの寸法を縮小するという従来のソリューションを超えて、3D 統合プロセスを介してナノシート トランジスタを垂直に積み重ね、交互に配置します。この革新的なアプローチにより、トランジスタの集積密度が大幅に向上するだけでなく、各層に異なる材料を配置できるようになり、スタック構造内でチップの性能と消費電力を独立して正確に最適化することが可能になります。
IBMの研究チームは、CMOS統合のための極薄誘電体ボンディング、デュアルチャネルエンジニアリングの最適化、完全に機能するCMOSインバーター回路のテストを通じたアーキテクチャの実験的検証を完了しました。一連のテスト結果により、このアーキテクチャが物理的に製造可能であり、さまざまな計算ワークロードの動作を安定してサポートできることが検証されました。
IBMリサーチディレクターのジェイ・ガンベッタ氏は、この画期的な進歩はトランジスタのスケーリングの単純なアップグレードではなく、チップ製造プロセスにおける破壊的なイノベーションであると述べた。このアーキテクチャは原子レベルに近いプロセススケールで動作し、チップのパフォーマンスとエネルギー効率の両方を同時に向上させます。
AI コンピューティング能力のための SRAM スケーリングの最適化
VLSI テクノロジーと回路に関する 2026 年のシンポジウムで、IBM は別の裏付けとなる研究結果を発表しました。それは、ナノスタック アーキテクチャが約 40% の SRAM スケーリングを達成するというものです。 AI アクセラレータとハイパフォーマンス コンピューティング システムの場合、システム全体のパフォーマンスはメモリ帯域幅とストレージ容量によって制約されることがよくあります。したがって、メモリ密度の継続的な向上は、高度なコンピューティング アプリケーションにとってますます重要になっています。
これらの SRAM イノベーションにより、チップ設計者は、生成 AI、クラウド インフラストラクチャ、およびデータ量の多いワークロードで増大するメモリ要件に対処しながら、より効率的なプロセッサを開発できるようになります。
半導体技術ロードマップの拡張
最新のプロセス ノードは特定の物理トランジスタの寸法に厳密に対応しなくなりましたが、IBM の 0.7nm テクノロジーは、オングストローム時代に向けた継続的なロジック スケーリングに実行可能な道を切り開きます。同社は、ナノスタック手法により、今日の最先端プロセスを超えて、少なくともあと10年間はさらなるトランジスタのスケーリングを維持できると考えている。
この研究は、ニューヨーク州アルバニーにあるIBMの半導体研究センターで業界パートナーと共同で実施された。この施設は、今後の高度なプロセス世代にとって極めて重要な技術である ASML の高開口数極端紫外 (高 NA EUV) リソグラフィ システムに対応するように設定されています。 IBM とその協力者は、高 NA EUV プロセスを使用して製造された機能デバイスをすでに検証しています。
生産見通し
IBM は、シリコンプロセスの革新、AI ハードウェア設計、量子コンピューティング開発をカバーする広範な貢献により、大手半導体研究機関としての地位を確固たるものにし続けています。同社は最近、量子ウェーハ製造を専門とする独立系量子ファウンドリである Anderon の立ち上げを発表しました。
0.7nmのブレークスルーは現時点では研究成果にとどまっているが、IBMは、ナノスタック・アーキテクチャに基づく商業生産が今後5年以内に実現され、量産可能なサブ1nm半導体技術の強固な基盤を築く可能性があると示唆している。
北京乾興解放科技有限公司
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