Чип IBM размером менее 1 нм вмещает 100 млрд транзисторов — способен ли он продлить закон Мура?

IBM только что сделала то, что полупроводниковая отрасль считала делом нескольких лет: продемонстрировала работающую технологию чипов, преодолевающую барьер в 1 нанометр. Чип IBM sub-1nm, работающий на узле 0,7 нанометра, — это не просто уменьшенная версия предшественника. Он представляет собой принципиально иной способ создания транзисторов — и способен изменить возможности в области ИИ-вычислений, энергоэффективных центров обработки данных и потребительской электроники на следующее десятилетие.

Ключевые тезисы

• IBM представила первую в мире технологию чипов с узлом менее 1 нанометра, работающую на узле 0,7 нм с использованием новой архитектуры nanostack.
• Чип размещает почти 100 миллиардов транзисторов на поверхности размером с ноготь, укладывая их вертикально в 3D-слои.
• По сравнению с предшественником IBM на 2 нм, новый дизайн обеспечивает до 50% более высокую производительность или до 70% большую энергоэффективность.
• Встроенная память SRAM продемонстрировала масштабирование на 40% — ключевой показатель для поддержки рабочих нагрузок ИИ.
• Это исследовательский рубеж, а не коммерческий продукт — IBM оценивает, что производство может начаться в течение пяти лет, если подход окажется конкурентоспособным при масштабировании.

IBM объявляет о создании первого в мире чипа с узлом менее 1 нанометра

Объявление состоялось 25 июня 2026 года и сразу же поставило вопрос, который полупроводниковая отрасль тихо обсуждала годами: закон Мура действительно исчерпал себя, или кто-то просто нашёл обходной путь?

Ответ IBM, по крайней мере сейчас, — обходной путь, и весьма впечатляющий. Узел 0,7 нм — это не постепенный шаг. Он пересекает порог, который многие инженеры считали практическим пределом масштабирования кремниевых транзисторов. Чтобы добиться этого, IBM не просто уменьшила транзисторы в традиционном смысле. Компания полностью переработала всю архитектуру с нуля.

Прорывная технология узла 0,7 нм

Текущий отраслевой стандарт составляет около 2 нанометров — уже невообразимо малая величина, примерно равная ширине нескольких атомов. Новая технология IBM достигает 0,7 нм, что делает её первой известной в мире технологией чипов ниже отметки в 1 нанометр. Для понимания масштаба: нанометр — это одна миллиардная часть метра, а транзисторы таких размеров работают на границе того, что классическая физика допускает в привычном смысле.

Джей Гамбетта, директор IBM Research и IBM Fellow, назвал это «историческим моментом в вычислительной технике, продвигающим технологии за пределы нанометровой эпохи к масштабу атомов». Его слова весомы — IBM имеет долгую историю первенства в полупроводниковой отрасли, и исследовательское сообщество серьёзно воспринимает подобные объявления, даже когда коммерческие сроки остаются неопределёнными.

Архитектура nanostack и трёхмерное размещение транзисторов

Секрет прорыва — в том, что IBM называет архитектурой nanostack: первом в отрасли трёхмерном дизайне транзисторов на основе нанолистов. Вместо того чтобы продолжать уменьшать транзисторы на плоской двухмерной плоскости (подход, двигавший прогресс в области чипов десятилетиями), IBM укладывает и смещает их вертикально в 3D-слои с помощью метода, называемого 3D-последовательной интеграцией.

Профессор Алан Вудворд, специалист по информатике из Университета Суррея, предложил доступное сравнение: если существующие разработки 3D-чипов от конкурентов, таких как Samsung и Intel, эквивалентны зданиям высотой от 30 до 50 этажей, то предложение IBM NanoStack — это небоскрёб в 100 этажей. «Думаю, будет справедливо сказать, что предложения IBM являются наиболее амбициозными», — сказал он.

Эти амбиции сопряжены с реальными инженерными вызовами. Тепловыделение — серьёзная проблема: транзисторы генерируют тепло при переключении, а в плотных вертикальных стопках этому теплу некуда легко уходить. Существуют также проблемы разделения слоёв: если изолирующие слои между транзисторами слишком тонкие, транзисторы могут не отключаться должным образом. Способность IBM справляться с этими проблемами при серийном производстве определит, достигнет ли эта технология производственного масштаба.

Технические достижения и показатели производительности

Ключевые цифры впечатляют по любым меркам.

Плотность транзисторов и размер чипа

Дизайн nanostack размещает почти 100 миллиардов транзисторов на чипе размером примерно с ноготь человека. Такая плотность стала возможной благодаря вертикальной укладке — размещению слоёв, которые обычный плоский дизайн просто не мог бы вместить при таком масштабе.

Прирост производительности и энергоэффективности

По сравнению с собственным предшественником IBM на 2 нм, чип на 0,7 нм обеспечивает до 50% более высокую производительность или, в качестве альтернативы, до 70% большую энергоэффективность при выполнении аналогичных задач. Формулировка «производительность или эффективность» намеренна: разработчики чипов могут настраивать одну и ту же базовую архитектуру под максимальную скорость или минимальное энергопотребление в зависимости от требований приложения.

Эта гибкость чрезвычайно важна прямо сейчас. Бум генеративного ИИ превратил энергопотребление центров обработки данных в одну из наиболее острых проблем технологической отрасли. Серверные фермы нагружают электросети и требуют промышленных систем охлаждения. Чип, обеспечивающий тот же вычислительный результат при на 70% меньшем энергопотреблении, — это не просто техническое достижение, это потенциальный ответ на очень дорогостоящий и вполне реальный инфраструктурный кризис.

Масштабирование SRAM для рабочих нагрузок ИИ

Помимо чистой вычислительной мощности, IBM подтвердила подход nanostack с помощью рабочих инверторов CMOS и продемонстрировала масштабирование SRAM на 40% — быстрой встроенной памяти, которая напрямую передаёт данные процессору. Для рабочих нагрузок ИИ, где модели постоянно извлекают огромные объёмы данных из памяти, более быстрая и плотная встроенная память столь же важна, как и количество транзисторов. Улучшение масштабирования SRAM на 40% на данном узле — значимый сигнал того, что архитектура работает для тех типов задач, которые наиболее актуальны сегодня.

Разработка, перспективы производства и отраслевое сотрудничество

Эта технология разрабатывается в ведущем исследовательском центре в Олбани, штат Нью-Йорк, где в скором времени будет установлен литографический инструмент ASML High-NA EUV — наиболее совершенная из доступных в настоящее время машин для печати чипов, способная выполнять травление схем с точностью, которую требует данный узел. Наличие и готовность оборудования High-NA EUV само по себе является фактором, определяющим скорость перехода этих исследований к производству.

Сроки производства

IBM оценивает, что производство может стать жизнеспособным в течение пяти лет при условии, что подход nanostack окажется масштабируемым и ни один конкурент не достигнет этого рубежа первым. Такая условная формулировка честна — масштабирование исследовательского прототипа до крупносерийного производства представляет собой совершенно иную задачу, нежели его демонстрация в лаборатории. История развития полупроводников полна впечатляющих исследовательских прорывов, которые дольше ожидаемого превращались в продукты — или так и не превратились в них.

Партнёры по сотрудничеству

IBM не действует в одиночку. Lam Research, Tokyo Electron и SCREEN Semiconductor Solutions сотрудничают в разработке технологических процессов, необходимых для превращения nanostack в производимую технологию. Это крупные имена в области полупроводникового оборудования — их участие сигнализирует о том, что отраслевая экосистема воспринимает это всерьёз, а не как чисто исследовательское явление.

Значимость этого сотрудничества определяется тем, что оно говорит о производимости. Партнёрства с производителями оборудования на данном этапе свидетельствуют о том, что IBM уже думает о производственной инженерии, необходимой для серийного выпуска, а не только о физике самого устройства. Привлечение ведущих производителей оборудования на раннем этапе — именно то, что делает компания, когда верит, что исследовательский прорыв имеет реальный путь к коммерциализации.

Гамбетта сформулировал архитектурный сдвиг в широком контексте: «С нашей новой архитектурой nanostack мы не просто создаём меньшие транзисторы — мы переосмысляем то, как строятся чипы, чтобы обеспечить значительно большую мощность и энергоэффективность». Если это переосмысление выдержит испытание производственным масштабом, оно может продлить закон Мура ещё как минимум на десятилетие сверх того, на что рассчитывало большинство аналитиков, — и в процессе изменить экономику ИИ-оборудования.

FAQ

В чём значимость чипа IBM на 0,7 нанометра?

Это первая в мире технология чипов с узлом менее 1 нанометра, использующая новую 3D-архитектуру nanostack, которая обеспечивает значительно более высокую плотность транзисторов — почти 100 миллиардов на чипе размером с ноготь — и улучшенную энергоэффективность по сравнению с предыдущими поколениями.

Чем архитектура nanostack IBM отличается от традиционных конструкций чипов?

Вместо уменьшения транзисторов на плоской двухмерной поверхности подход IBM nanostack укладывает и смещает их вертикально в 3D-слои с помощью 3D-последовательной интеграции. Это увеличивает плотность транзисторов без опоры исключительно на латеральную миниатюризацию, которая приближается к физическим пределам.

Какие улучшения производительности предлагает новый чип IBM по сравнению с чипами предыдущего поколения на 2 нм?

Чип на 0,7 нм обеспечивает до 50% более высокую производительность или до 70% большую энергоэффективность по сравнению с предшественником IBM на 2 нм в зависимости от того, как архитектура настроена для конкретного применения.

Когда технология чипов IBM с узлом менее 1 нм может быть коммерчески произведена?

IBM оценивает, что производство может начаться в течение пяти лет при условии, что технология nanostack окажется масштабируемой до крупносерийного производства и останется конкурентоспособной на фоне достижений других полупроводниковых компаний.

Статья подготовлена с помощью искусственного интеллекта и проверена редакционной командой.