Yeni bir çağ başlıyor: IBM’den dünyanın birinci “1 nanometre altı” çip teknolojisi

IBM, yapay zeka odaklı veri merkezlerinin geleceğine yönelik geliştirdiği yeni çip mimarisini tanıttı. Şirket, “dünyanın ilk 1 nanometre altı çip teknolojisi” olarak nitelendirdiği yeni Nanostack mimarisiyle, önceki nesle göre çok daha yüksek performans ve enerji verimliliği vaat ediyor. IBM’e göre bu teknoloji, insan tırnağı büyüklüğündeki bir çip üzerine yaklaşık 100 milyar transistör sığdırabiliyor.

“1 nanometrenin altı” ifadesi ne anlama geliyor?

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

IBM’in duyurusundaki en dikkat çekici unsur 0,7 nanometre (7 angström) ifadesi oldu. Ancak şirketin kullandığı bu tanım, transistörlerin fiziksel boyutlarının gerçekten 1 nanometrenin altına indiği anlamına gelmiyor.

Günümüzde 3 nm ve 2 nm gibi üretim süreci isimleri onlarca yıl önce olduğu gibi fiziksel ölçüleri doğrudan ifade etmiyor. IBM’in “0,7 nm” olarak adlandırdığı teknoloji de aynı yaklaşımı benimsiyor. Şirket, yeni mimarisinin teorik olarak 1 nanometrenin altındaki bir üretim teknolojisinden beklenen performans ve verimlilik kazanımlarını sağlayabildiğini belirtiyor. Fiziksel olarak bu ölçekte güvenilir transistör üretmek ise mevcut teknolojilerle mümkün görülmüyor.

Nanostack mimarisiyle daha fazla transistör aynı alana sığıyor

Modern yarı iletkenlerde küçülmenin fiziksel sınırlarına yaklaşılması nedeniyle IBM, transistörleri yatayda küçültmek yerine dikey olarak üst üste yerleştiren “Nanostack” mimarisini geliştirdi. Kullanan bu yapı sayesinde aynı çip alanına çok daha fazla transistör entegre edilebiliyor. Hatırlanacağı üzere Samsung da 3D Stacked FET adlı teknolojisiyle transistörleri dikey olarak istiflemeyi başarmıştı.

IBM’in yeni mimarisi ise şirketin beş yıl önce tanıttığı 2nm üretim sürecinin temelini oluşturan nanosheet transistör teknolojisinin devamı niteliğinde. Yine bu da Samsung’un kendi yöntemine benziyor.

Nanostack tasarımının temel yapı taşı, üst üste bağlanmış iki transistörden oluşuyor. Her transistör ise 5 nanometre kalınlığında üç ayrı nanosheet içeriyor. Nanosheet katmanları arasında ise yaklaşık 9 nanometrelik boşluk bulunuyor.

%50 performans veya %70 verimlilik artışı

IBM’in teknik raporlarına göre yeni Nanostack mimarisi, şirketin önceki 2 nanometre nesline kıyasla yüzde 50’ye kadar daha yüksek işlem performansı ya da yüzde 70’e kadar daha iyi enerji verimliliği sağlayabilecek potansiyele sahip.

IBM araştırmacıları ayrıca Nanostack mimarisinin SRAM ölçeklenebilirliğinde yüzde 40 iyileşme sağladığını açıkladı. SRAM, yapay zeka uygulamalarında hızlı veri okuma ve yazma işlemleri için kritik öneme sahip olsa da yüksek enerji tüketimiyle biliniyor. IBM’in geliştirdiği kademeli kanal tasarımı sayesinde, altı transistörden oluşan SRAM bit hücrelerinin yüksekliği yüzde 40 azaltıldı. Böylece aynı çip alanına daha fazla SRAM yerleştirilebiliyor.

Şirket, son nesil üretim teknolojilerinde SRAM ölçeklenebilirliğinin ciddi şekilde yavaşladığına dikkat çekiyor. Örneğin 3 nm ile 2 nm nesilleri arasında SRAM ölçeklenmesi yalnızca birkaç puanlık artış göstermişti. IBM’e göre yeni mimari bu alandaki önemli darboğazlardan birini aşma potansiyeli taşıyor.

Bekleyiş uzun sürecek

IBM doğrudan ticari işlemci üreten bir şirket değil. Bunun yerine geliştirdiği yarı iletken teknolojilerini sektör ortaklarıyla ticarileştiriyor. Şirket daha önce 2 nanometre nanosheet teknolojisi için Japonya merkezli Rapidus ile seri üretim, Güney Koreli Samsung ile ise teknoloji geliştirme ortaklıkları kurmuştu.

IBM’in nanosheet yaklaşımı zaman içinde sektör genelinde yaygınlaşırken TSMC de kendi 2 nanometre üretim teknolojisinde bağımsız olarak nanosheet transistörlerini geliştirdi.

IBM, yeni 0,7 nanometre Nanostack teknolojisini hangi üreticiyle ticarileştireceğini henüz açıklamadı. Ancak şirket, bu mimariyi kullanan ilk ticari çiplerin önümüzdeki 5 yıl içinde üretime başlayabileceğini, en geç ise 10 yıl içinde sektörün ana akım teknolojilerinden biri haline gelebileceğini öngörüyor.