IBM ukázala čip pod hranicí 1 nanometru. Co přináší technologie NanoStack?

Podle projekcí společnosti může návrh ve srovnání s její 2nm architekturou nabídnout:

• až o 50 % vyšší výkon, nebo
• až o 70 % vyšší energetickou efektivitu při srovnatelném výkonu .

Výzkumníci zároveň uvádějí 40% zlepšení škálování SRAM, tedy rychlé paměti umístěné přímo na čipu. IBM tento posun popisuje jako největší zlepšení hustoty takové paměti za více než deset let. Výsledky byly publikovány na sympoziu VLSI Technology 2026 .

Důležitá poznámka: uvedená čísla představují projekce IBM pro výzkumný proces. Nejde o měření z hotových komerčních procesorů ani o parametry produktů, které by si dnes bylo možné koupit.

Jak funguje NanoStack?

U tradičních konstrukcí, například FinFET nebo běžných nanosheetových tranzistorů, se komponenty zmenšují především v ploše. NanoStack tento přístup doplňuje o třetí rozměr: nanosheetové tranzistory se skládají vertikálně pomocí spojování waferů, tedy křemíkových desek používaných při výrobě čipů .

Architektura funguje jako varianta CFET neboli komplementárního tranzistoru s efektem pole. Tranzistory typu n a p, které se v běžných obvodech často umisťují vedle sebe, jsou v tomto případě uloženy nad sebou. Tím se šetří plocha čipu a zkracuje vzdálenost, kterou musí elektrické signály překonávat .

IBM označuje NanoStack za „univerzální rámec“ pro uspořádání tranzistorů . Společnost zároveň představila funkční prototyp na uzlu 0,7 nm — podle dostupných informací první veřejnou demonstraci funkční logiky CMOS pod hranicí 1 nm .

Co by to mohlo znamenat pro umělou inteligenci?

Menší tranzistory a vyšší hustota jsou důležité především u akcelerátorů pro umělou inteligenci, kde je zásadní výkon na jednotku plochy i spotřebované energie. IBM odhaduje, že AI akcelerátory vyrobené technologií 7A by teoreticky mohly dosáhnout přibližně 7 000 TOPS — bilionů operací za sekundu — oproti asi 1 500 TOPS u současných špičkových technologií. To by odpovídalo přibližně 4,7násobnému nárůstu .

Jde však o teoretický odhad založený na budoucím využití technologie, nikoli o výsledek hotového sériově vyráběného AI akcelerátoru.

Do výroby nejdříve za několik let

IBM výslovně uvádí, že NanoStack zatím zůstává ve výzkumné fázi. Komerční výrobu prostřednictvím partnerů očekává přibližně do pěti let .

Společnost navíc sama čipy nevyrábí ve vlastních továrnách. Jejím plánem je technologii NanoStack licencovat výrobním partnerům a specializovaným producentům čipů — takzvaným foundry firmám. Tento model odpovídá dlouhodobému způsobu, jakým IBM své polovodičové objevy převádí do komerčního využití .

IBM už zároveň nastínila další vývojovou cestu směrem k uzlům o velikosti 0,1 nm, tedy jednoho angströmu .

Velký laboratorní krok, ne hotový produkt

Oznámení staví IBM do centra závodu o takzvanou angströmovou éru výroby čipů. Společnost se tím snaží posílit svou pozici vedle velkých výrobců na zakázku, jako jsou TSMC, Samsung a Intel .

Skutečný význam NanoStacku se ale ukáže až při přechodu z prototypu do sériové výroby. Výzvou bude nejen samotná výroba vertikálně vrstvených tranzistorů, ale také výtěžnost, spolehlivost a schopnost partnerů vyrábět čipy ve velkém měřítku.

Jak uvedl Huiming Bu, viceprezident IBM pro globální výzkum polovodičů: „NanoStack není jedna inovace. Je to platforma tranzistorů, která může umožnit další škálování po celé příští desetiletí. Připravujeme ji na výrobu.“

IBM tedy nepředstavila nový procesor pro běžné počítače, ale technologický základ, který by — pokud se podaří zvládnout jeho průmyslovou výrobu — mohl prodloužit éru dalšího zvyšování výkonu čipů.