突破1nm極限！IBM發表全球首款「0.7nm」Nanostack架構晶片、指甲大小空間容納千億組電晶體

IBM 宣布成功打造出全球首款1nm 製程以下的半導體晶片 ，這款製程節點達7埃米 (angstrom，等同0.7nm)的晶片，採用全新的「Nanostack」 (奈米堆疊)架構，在指甲般大小的矽晶片上，史無前例地塞入將近1000億組電晶體，為未來十年的高效能運算與節能晶片發展指明道路。

從Nanosheet到Nanostack：3D垂直堆疊的極致

回顧2021年，IBM首度對外發表了採用「Nanosheet」 (奈米片)架構的2nm製程技術。而這次發表的Nanostack架構，正是建立在該技術基礎之上的再進化。

為了解決平面空間不足的物理極限，IBM研發團隊發現可以將這些奈米片電晶體進行「垂直堆疊與交錯佈局」。根據IBM釋出的技術架構圖顯示：

• 原子級距的微縮：每個電晶體由3個奈米片元件構成，每片厚度僅約5nm，彼此間距約為9nm。

• 極致的薄度：如果進一步微觀，每一層奈米片實際上僅由15排矽原子所組成。

透過這種3D立體的微縮堆疊技術，IBM成功讓0.7nm製程晶片的電晶體密度，達到前一代2nm製程設計的2倍之多。

效能與能耗的雙重飛躍

伴隨電晶體密度翻倍而來的，是運算效益的顯著提升。IBM指出，相較於自家先前的2nm製程節點晶片，這款全新的0.7nm製程晶片能提供開發者兩種極端的配置選擇：

• 效能導向：提升高達50%的運算效能 (在相同能耗下)。

• 節能導向：減少高達70%的能源消耗 (在相同效能下)。

IBM研究總監Jay Gambetta表示，全新的Nanostack架構將促成一個「運算能力顯著提升，但能源消耗卻不會隨之暴增」的未來。這對於當前極度耗電的AI資料中心與大型語言模型訓練而言，無疑是一劑強心針。

量產時程仍有挑戰：最快預估需5年

儘管技術上取得驚人的突破，但距離真正商業化量產仍有一段長路要走。

IBM官方評估，Nanostack架構晶片大約還需要5年的時間才能進入大規模量產階段。然而，產業界對這個時間表普遍認為「過於樂觀」。

以IBM目前的合作夥伴、日本晶片製造商Rapidus為例，該公司在今年初才剛宣布，目標是在2027年下半年對2nm製程晶片進行大規模量產。而要在短短幾年內直接跨入0.7nm製程技術量產，良率與曝光設備 (如High-NA EUV)的配合將是極大考驗。

《原文刊登於合作媒體mashdigi，聯合新聞網獲授權轉載。》