יבמ הכריזה על טכנולוגיית שבבים קטנה מ-1 ננומטר

בתמונה למעלה: שבב הדגמה של יבמ שיוצר בטכנולוגיה החדשה. הצילום באדיבות IBM

חברת יבמ (IBM) הכריזה על טכנולוגיה חדשנית לייצור שבבים בתהליך של פחות מ-1 ננומטר (sub-1 nm). הטכנולוגיה מבוססת על ארכיטקטורת טרנזיסטורים חדשנית בעלי רוחב צומת של 0.7nm בלבד (7 אנגסטרום – יחידת מדידה אטומית השווה לעשירית הננומטר). משמעות ההכרזה המהפכנית היא שמימדי הטרנזיסטור מתקרבים לגודל של אטומים בודדים. בשנים האחרונות חלה האטה גדולה בקצב מיזעור השבבים, ככל שהם התקרבו למימדים ננומטריים. הגעה לטכנולוגיה של פחות מ-1 ננומטר פירושה פריצה מעשית של מחסום שמקורו במגבלות פיזיקליות.

החברה ייצרה שבב דוגמה אשר דוחס כמעט 100 מיליארד טרנזיסטורים בשטח בגודל ציפורן אנושית כמעט פי שניים מהצפיפות של תהליך 2nm שיבמ הציגה ב-2021. על פי תוצאות ניסויים של IBM, היא מעריכה שהטכנולוגיה החדשה תספק עד 50% יותר ביצועים, או לחלופין עד 70% חיסכון בצריכת אנרגיה בהשוואה לתהליך 2nm. הטכנולוגיה מבוססת על טרנזיסטורים תלתמימדיים בשם Nanostack. היא מאפשרת לערום טרנסיסטורים בצורה אנכית ומדורגת, באופן שמאפשר לארוז יותר טרנזיסטורים בשטח נתון, והיא מייצגת התקדמות משמעותית ביחס לטכנולוגיית Nanosheet הנפוצה כיום, שאף היא פותחה על ידי IBM.

מפציע דור חדש של שבבים

התכנון בארכיטקטורת Nanostack גם מאפשר שילובי חומרים שונים בכל שכבה, שיפור של הביצועים והיעילות האנרגטית של כל טרנזיסטור באופן עצמאי. להערכת יבמ, בתוך כחמש שנים תגיע הטכנולוגיה לשלב היצור התעשייתי ההמוני. "זהו רגע מכונן בהיסטוריה של המחשוב", אמר מנהל חטיבת IBM Research, ג'יי גמבטה (Jay Gambetta). "ארכיטקטורת Nanostack החדשה שלנו לא רק מקטינה את שטח הטרנזיסטור, היא מגדירה מחדש את אופן הבנייה של שבבים". ארכיטקטורת ה-Nanostack אומתה בניסויים שאישרו שהיא ניתנת לייצור ותומכת בביצוע החישובים הדרושים.

במחקר שהוצג בכנס VLSI 2026, הראו חוקרי יבמ שהארכיטקטורת הזו מספקת שיפור של 40% בביצועי זכרונות SRAM, אשר משפרת את היכולת של השבבים לתמוך בדרישות רוחב הפס הגבוה של עומסי AI. הפיתוח הנוכחי של שבבים המבוססים על טרנזיסטורי 7 אנגסטרום בוצע במעבדת השבבים של יבמ באולבני, ניו יורק. החברה מסרה שבקרוב היא תתקין במעבדה ציוד ייצור מסוג High NA EUV של חברת ASML, שיאפשר לייצר מעגלים בדיוק גבוה במיוחד לתמיכה ביצירת שבבים קטנים וחזקים יותר. החברה גם דיווחה שהיא ושותפיה כבר פיתחו תהליכים וכלים חדשים ל-High NA EUV.

יבמ מקימה חברת שבבים קוונטיים

יש להניח שיבמ תנסה להשתמש בטכנולוגיה גם בתחום העתידי של מחשבים קוונטיים. במקביל להכרזה על טכנולוגיית השבבים החדשה, היא דיווחה על תוכנית להקים את חברת Anderon, אשר תתמקד בייצור שבבים קוונטיים ותפעל במתכונת של Quantum Foundry עצמאית. "היא תתבסס על המומחיות של יבמ בטכנולוגיות מחשוב קוונטי ובטכנולוגיות ייצור שבבים".

חברת יבמ נחשבת לספקית מובילה של ענן היברידי גלובלי, בינה מלאכותית, ושירותי ייעוץ. יותר מ-4,000 גופים ממשלתיים ותאגידיים בתחומי תשתית קריטיים כמו שירותים פיננסיים, תקשורת ובריאות מסתמכים על פלטפורמת הענן ההיברידי של החברה. בשנת 2025 צמחו מכירותיה בכ-7.6% והסתכמו בכ-67.5 מיליארד דולר. התחום המרכזי היה תוכנה שהיה אחראי לכ-30 מיליארד דולר. מכירות תחום החומרה והתשתיות (מחשבים, שרתים, אחסון) הסתכמו בכ-15.7 מיליארד דולר.

TSMC מפתחת תהליך ייצור של 1 ננומטר

חברת TSMC מתכננת להגיע ליכולת ייצור של שבבים בעלי 200 מיליארד טרנזיסטורים עד לשנת 2030, ולצורך זה החלה בפיתוח תהליכי ייצור חדשים של 2 ננומטר, 1.4 ננומטר ו-1 ננומטר. האתר tom'sHARDWARE מדווח שהמידע הזה נמסר לתעשייה על-ידי החברה עצמה, בהרצאתו של מנהל טכנולוגיות המידע של TSMC, כריס לין, במהלך כנס IEDM שהתקיים לפני כשבועיים בסן פרנסיסקו. במקביל, TSMC מפתחת לדבריו גם טכנולוגיות מארזים חדשות (CoWoS, InFO, SoIC) במטרה לאפשר לה לייצר שבבים מרובי-אריחים (Chiplets) הכוללים יותר מטריליון טרנזיסטורים במארז יחיד.

מהשקף של החברה שהוצג בכנס, מתברר ש-TSMC כבר העניקה את הכינויים המסחריים של התהליכים החדשים. בשנת 2025 היא תציג את טכנולוגיית N2/N2P בגאומטריה של 2 ננומטר שתאפשר לה לייצר שבבים הכוללים כ-100 מיליארד טרנזיסטורים בפיסת סיליקון יחידה. במתכונת מרובת-אריחים, שהחברה מכנה בשם 3D Hetero Integration, ניתן יהיה לייצר רכיבים הכוללים כחצי מיליארד טרנזיסטורים. לאחר מכן היא תעבור לטכנולוגיית ביניים של 1.4 ננומטר שקיבלה את הכינוי A14.

היעד הוא להגיע לשנת 2030 עם טכנולוגיית 1 ננומטר בשם A10, אשר תאפשר לה לייצר רכיבי 3D הכוללים יותר ממיליארד טרנזיסטורים. להערכת החברה, זוהי המגמה הבולטת ביותר שתקבע את עתיד תעשיית השבבים: בגלל הקושי העצום הכרוך בייצור שבבים מרובי טרנזיסטורים על-גבי פיסת סיליקון יחידה, התעשייה תאמץ בהדרגה את גישת הרכיבים מרובי-אריחים, אשר תהיה הדומיננטית בשוק. יחד עם זאת, יחידות העיבוד עצמן (דוגמת CPUs) ימשיכו להתבסס על פרוסות סיליקון בודדות, ולהערכת החברה הן יזדקקו לפחות לכ-200 מיליון טרנזיסטורים כדי לתמוך בצורכי התעשייה בשנים הבאות.