IBM mengklaim telah memperlihatkan teknologi chip sub-1 nanometer pertama di dunia, dengan desain transistor baru pada node 0,7 nm atau 7 angstrom. Pada skala ini, kepadatan transistor disebut bisa mencapai hampir 100 miliar transistor di atas sepotong silikon seukuran kuku jari.
Perusahaan juga menyebut rancangan tersebut dapat memberi peningkatan performa hingga 50 persen atau efisiensi energi 70 persen lebih baik dibandingkan chip 2 nm miliknya. Jika klaim itu berlanjut ke produksi, ruang gerak industri semikonduktor untuk mengejar komputasi yang lebih cepat dan hemat daya akan semakin lebar.
Nanostack dan pendekatan 3D
IBM tidak mengejar penyusutan chip dengan cara konvensional semata. Perusahaan itu memakai pendekatan yang disebut nanostack, yakni menumpuk dan menyusun transistor secara vertikal dalam arsitektur chip 3D berbasis nanosheet.
IBM menyebut ini sebagai desain transistor 3D nanosheet pertama di industri. Pendekatan tersebut berbeda dari chip “3D stacked” yang dipakai AMD, Intel, dan Nvidia, karena yang ditumpuk pada kasus itu adalah paket chip, bukan transistor di level yang sama seperti rancangan IBM.
Keunggulan lain dari nanostack terletak pada proses pembuatannya. Karena setiap lapisan dibangun secara terpisah, insinyur dapat mengombinasikan material berbeda di tiap lapisan untuk mengatur performa dan daya dengan lebih presisi.
Efisiensi daya menjadi sorotan utama
IBM menempatkan efisiensi daya sebagai nilai jual terpenting dari terobosan ini. Hal itu menjadi relevan karena ledakan generative AI telah membuat konsumsi daya chip menjadi salah satu masalah terbesar di industri komputasi.
Di sisi lain, pusat data menghadapi tekanan pada jaringan listrik dan kebutuhan air untuk pendinginan. Bila chip mampu menyelesaikan pekerjaan yang sama dengan energi 70 persen lebih sedikit, beban operasional semacam itu berpotensi turun secara signifikan.
Perusahaan juga menyebut teknologi ini bisa mendorong scaling SRAM sebesar 40 persen. IBM mengatakan itu merupakan lompatan terbesar dalam setidaknya satu dekade, terutama untuk memori cepat di dalam chip yang memasok data bagi beban kerja AI yang intensif.
Masih tahap riset, jalur produksi sudah disiapkan
Meski terdengar sangat maju, chip sub-1 nm ini belum menjadi produk komersial dan masih berada pada tahap riset. IBM menyebut ada jalur menuju produksi dalam lima tahun.
Pengembangan berlangsung di fasilitas riset utama IBM di Albany, New York. Lokasi itu akan segera menampung alat litografi High-NA EUV buatan ASML, mesin mutakhir yang dibutuhkan untuk mencetak sirkuit sekecil ini.
IBM juga tidak bergerak sendirian. Lam Research, Tokyo Electron, dan SCREEN Semiconductor Solutions ikut membantu mengembangkan proses di sekitarnya, dan IBM mengatakan kolaborasi tersebut sudah menghasilkan perangkat yang berfungsi.
Jay Gambetta, direktur IBM Research dan IBM Fellow, menggambarkan nanostack bukan sekadar upaya mengecilkan transistor. Ia menyebutnya sebagai langkah yang mereinventasi cara chip dibangun untuk memberi daya dan efisiensi energi yang jauh lebih tinggi, sekaligus mendorong teknologi melewati era nanometer menuju skala atom.
Klaim IBM itu juga memberi sinyal baru soal ruang sisa bagi Moore’s Law. Perusahaan menyatakan peta jalan nanostack masih membuka peluang scaling di bawah 1 nm setidaknya selama satu dekade ke depan, sehingga jalur pengembangan chip tampak masih panjang.