IBM kembali menarik perhatian industri semikonduktor dengan pengumuman yang terdengar seperti lompatan ke depan dari batas fisika. Perusahaan itu menyebut telah memperlihatkan teknologi chip sub-1 nanometer pertama di dunia, dengan desain transistor baru pada node 0,7 nm atau 7 angstrom.
Skala ini sangat kecil, bahkan diukur setara lebar atom individual. IBM mengatakan chip tersebut mampu memuat hampir 100 miliar transistor di atas sepotong silikon seukuran kuku jari, sambil menawarkan hingga 50% performa lebih tinggi atau 70% efisiensi energi lebih baik dibandingkan chip 2 nm miliknya.
Lompatan di tengah batas yang makin sulit ditembus
Selama dua dekade, industri chip terus mengejar ukuran transistor yang makin kecil. Tantangannya semakin berat karena fisika mulai membatasi seberapa jauh penyusutan bisa dilakukan dengan pendekatan konvensional.
IBM mencoba melewati batas itu dengan pendekatan baru yang mereka sebut nanostack. Alih-alih terus mengecilkan transistor di bidang datar, IBM menumpuk dan menyusunnya secara vertikal dalam arsitektur chip 3D berbasis nanosheet.
Pendekatan ini disebut IBM sebagai desain transistor 3D nanosheet pertama di industri. Perbedaannya penting karena perusahaan lain seperti AMD, Intel, dan Nvidia memang sudah memakai chip “3D stacked”, tetapi yang ditumpuk adalah paket chip, bukan transistor di level transistor seperti yang dilakukan IBM.
Dampak langsung ke performa dan efisiensi
IBM menempatkan efisiensi daya sebagai nilai jual utama dari terobosan ini. Relevansinya besar karena ledakan generative AI telah membuat konsumsi daya chip menjadi salah satu masalah terbesar di industri komputasi.
Pusat data kini menghadapi tekanan pada jaringan listrik dan kebutuhan air untuk pendinginan. Jika chip bisa menyelesaikan pekerjaan yang sama dengan energi 70% lebih sedikit, tekanan itu berpotensi berkurang secara signifikan.
IBM juga menyebut teknologi ini dapat mendorong scaling SRAM sebesar 40%. Menurut perusahaan, itu merupakan lompatan terbesar dalam setidaknya satu dekade.
Cara kerja nanostack
Keunggulan lain dari nanostack ada pada cara pembuatannya. Karena tiap lapisan dibangun secara terpisah, insinyur dapat mengombinasikan material yang berbeda di setiap lapisan untuk mengatur performa dan daya secara lebih presisi.
IBM mengatakan pendekatan ini sudah divalidasi lewat CMOS inverter yang berfungsi. Perusahaan juga melaporkan demonstrasi scaling SRAM 40% sebagai memori cepat di dalam chip yang memasok data untuk beban kerja AI yang intensif.
Jay Gambetta, direktur IBM Research dan IBM Fellow, menyebut nanostack bukan sekadar upaya membuat transistor lebih kecil. Ia menggambarkannya sebagai langkah yang “mereinventasi” cara chip dibangun untuk memberikan daya dan efisiensi energi yang jauh lebih tinggi, serta menyebutnya sebagai momen penting yang mendorong teknologi melewati era nanometer menuju skala atom.
Masih riset, belum produk komersial
Meski terdengar revolusioner, chip sub-1 nm ini masih berada di tahap riset dan belum menjadi produk yang dikirim ke pasar. IBM mengatakan ada jalur menuju produksi dalam lima tahun.
Pekerjaan pengembangannya berlangsung di fasilitas riset utama di Albany, New York. Lokasi ini akan segera menampung alat litografi High-NA EUV buatan ASML, mesin mutakhir yang dibutuhkan untuk mencetak sirkuit sekecil ini.
IBM tidak bekerja sendiri dalam proyek ini. Lam Research, Tokyo Electron, dan SCREEN Semiconductor Solutions ikut membantu mengembangkan proses di sekitarnya, dan IBM menyebut kolaborasi tersebut sudah menghasilkan perangkat yang berfungsi.
Klaim IBM juga memberi sinyal baru soal ruang sisa untuk pergerakan Moore’s Law. Perusahaan itu menyebut peta jalan nanostack masih membuka peluang scaling di bawah 1 nm setidaknya selama satu dekade ke depan, sehingga runway pengembangan chip tampak lebih panjang dari yang dikhawatirkan banyak pihak.
