IBM menyatakan telah membuka jalan menuju chip komputer pertama di bawah 1 nanometer melalui arsitektur baru bernama NanoStack. Terobosan ini disebut dapat menjaga Moore’s Law tetap bergerak lebih lama di tengah batas fisik yang makin ketat.
Chip demonstrasi tersebut memakai transistor 0,7 nanometer atau 7 angstrom, ukuran yang disebut setara dengan lebar sebuah molekul glukosa. Pada skala itu, para peneliti memperkirakan hampir 100 miliar transistor bisa dimuat ke ruang seukuran kuku jari.
Lonjakan kepadatan transistor
IBM menilai pendekatan itu memberi ruang kepadatan yang jauh lebih tinggi dibanding platform 2 nm yang saat ini digunakan di superkomputer, sistem AI, dan GPU kelas atas. Platform 2 nm sendiri disebut sudah mampu menampung sekitar 50 miliar transistor di area sebesar kuku jari.
Perusahaan juga menyebut platform baru ini pada akhirnya akan menggantikan 2 nm dalam lima tahun ke depan. Huiming Bu, wakil presiden IBM semiconductors global R&D dan Albany operations, mengatakan desain tersebut akan menjadi arsitektur utama untuk foundry terdepan, baik pada CPU maupun GPU.
Cara kerja NanoStack
Kunci dari pencapaian ini ada pada teknik nanostacking. Metode tersebut memungkinkan nanosheet yang dipakai pada generasi chip 2 nm ditumpuk secara vertikal, bukan lagi bergantung pada proses litografi dan etsa monolitik biasa.
Huiming Bu menjelaskan bahwa desain ini bukan sekadar penumpukan sederhana. Ia menyebut setiap transistor bisa dihubungkan dari sisi depan dan belakang secara independen untuk sinyal dan daya, sementara penyambungannya dilakukan lewat single dielectric bonding sebagai inovasi utama IBM.
IBM mengatakan pendekatan itu membantu mengatasi hambatan besar dalam pengecilan transistor, termasuk charge trapping saat elektron atau hole terperangkap oleh cacat atau pengotor, serta gate leakage yang memicu pemborosan daya statis.
Selama ini, proses manufaktur CMOS juga menuntut suhu sangat tinggi, sehingga pengecilan ukuran di bawah 2 nm menjadi makin sulit. Dengan arsitektur tiga dimensi ini, IBM berharap sebagian masalah tersebut dapat dikurangi.
Efisiensi yang dibidik untuk AI dan komputasi kuantum
Dalam pemaparannya, IBM menyebut teknologi baru ini menawarkan performa hingga 50% lebih tinggi dengan konsumsi energi 70% lebih rendah dibanding platform 2 nm. Perusahaan juga mencatat peningkatan 40% dalam scaling memori SRAM dibanding platform 2 nm.
SRAM penting untuk caching CPU, jaringan, serta perangkat seperti pacemaker dan sensor kendaraan. Di sisi lain, SRAM juga berperan besar dalam pemrosesan AI karena letaknya dekat dengan core pemrosesan, sehingga aliran data bisa lebih cepat dan bottleneck berkurang.
IBM menilai kemajuan ini akan berdampak luas pada workflow AI yang membutuhkan bandwidth dan efisiensi lebih tinggi. Jay Gambetta, direktur riset IBM, juga menegaskan bahwa sistem klasik tetap dibutuhkan untuk decoder, controller, dan accelerator dalam ekosistem komputasi kuantum.
Menurut IBM, chip yang lebih efisien akan membantu mempercepat pembangunan sistem klasik yang bekerja berdampingan dengan komputer kuantum. Perusahaan bahkan menyebut penelitian ini membuka jalan menuju transistor 0,1 nm atau satu angstrom di masa depan.
Jika target itu tercapai, IBM meyakini industri semikonduktor masih memiliki ruang untuk terus melangkah ke generasi berikutnya. Di tengah batas teknologi yang makin dekat, langkah NanoStack menjadi sinyal bahwa pengecilan chip belum selesai.