IBM vừa công bố bước đột phá mới trong lĩnh vực bán dẫn khi phát triển thành công công nghệ chip 0,7nm đầu tiên dựa trên kiến trúc bóng bán dẫn ba chiều hoàn toàn mới mang tên nanostack.
Thành tựu này được kỳ vọng sẽ mở ra thế hệ vi xử lý mạnh hơn đáng kể nhưng tiêu thụ ít điện năng hơn, phục vụ các hệ thống AI, điện toán đám mây và siêu máy tính trong tương lai.
Chip 0,7nm đạt mật độ 100 tỷ bóng bán dẫn
Theo IBM, nguyên mẫu chip 0,7nm mới có thể tích hợp khoảng 100 tỷ bóng bán dẫn trên diện tích chỉ tương đương một móng tay.
Con số này gần gấp đôi mật độ bóng bán dẫn của công nghệ 2nm mà IBM từng giới thiệu vào năm 2021. Nhờ đó, chip 0,7nm mang lại bước tiến đáng kể về hiệu suất xử lý cũng như khả năng tiết kiệm điện năng.
Các thử nghiệm ban đầu cho thấy công nghệ mới có thể cải thiện hiệu năng lên tới 50% và giảm mức tiêu thụ năng lượng khoảng 70% so với thế hệ chip 2nm trước đây.
Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhu cầu điện toán AI, điện toán đám mây và xử lý dữ liệu khổng lồ đang tăng mạnh trên toàn cầu.
Bí mật nằm ở kiến trúc Nanostack
Thành tựu của chip 0,7nm đến từ kiến trúc transistor 3D mới mang tên Nanostack. Khác với thiết kế transistor phẳng truyền thống, Nanostack cho phép các bóng bán dẫn được xếp chồng theo chiều dọc, tận dụng không gian hiệu quả hơn và tăng mật độ linh kiện trên cùng diện tích silicon.
IBM cho biết đây là kiến trúc transistor 3D đầu tiên của ngành bán dẫn sử dụng các tấm nano (nanosheet) thế hệ mới. Việc xếp chồng transistor theo chiều cao không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn cải thiện đáng kể khả năng kiểm soát dòng điện, giảm rò rỉ năng lượng và tối ưu hóa mức tiêu thụ điện.
Theo ông Jay Gambetta, Giám đốc Nghiên cứu của IBM: “Với kiến trúc Nanostack, chúng tôi không chỉ thu nhỏ transistor mà còn đang tái định nghĩa cách ngành công nghiệp chế tạo chip hoạt động trong tương lai.”
Chip 0,7nm hướng đến AI và điện toán hiệu năng cao
Một trong những mục tiêu lớn nhất của chip 0,7nm là phục vụ các hệ thống AI thế hệ mới.
Tại hội nghị VLSI 2026, IBM cho biết công nghệ Nanostack giúp giảm chiều cao các ô nhớ SRAM tới 40%, cho phép tích hợp nhiều bộ nhớ hơn trên cùng diện tích chip. Điều này đặc biệt quan trọng với các mô hình AI hiện đại, vốn yêu cầu băng thông bộ nhớ ngày càng lớn để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ.
Ngoài AI, chip 0,7nm còn được kỳ vọng sẽ thúc đẩy hiệu suất của:
- Trung tâm dữ liệu đám mây.
- Hệ thống viễn thông tốc độ cao.
- Xe tự hành.
- Hạ tầng giao thông thông minh.
- Thiết bị điện tử tiêu dùng thế hệ mới.
- Siêu máy tính hiệu năng cao.
Khi nào chip 0,7nm được thương mại hóa?
Dù đã chứng minh thành công trong phòng thí nghiệm, chip 0,7nm vẫn còn một chặng đường dài trước khi xuất hiện trên các sản phẩm thương mại. IBM cho biết công nghệ Nanostack sẽ tiếp tục được hoàn thiện trong ít nhất một thập kỷ tới và quá trình thương mại hóa sớm nhất có thể diễn ra trong khoảng 5 năm tới.
Hiện IBM không trực tiếp sản xuất chip mà hợp tác với nhiều đối tác trong hệ sinh thái bán dẫn tại trung tâm nghiên cứu Albany Nanotech Complex ở bang New York. Công ty cũng đang phối hợp cùng các nhà cung cấp thiết bị bán dẫn hàng đầu như Lam Research, Tokyo Electron và SCREEN Semiconductor Solutions để phát triển quy trình sản xuất phù hợp cho thế hệ chip 0,7nm.
Bước tiến mới trong cuộc đua hậu Định luật Moore
Trong nhiều năm qua, ngành bán dẫn liên tục đối mặt với thách thức khi transistor silicon tiến gần giới hạn vật lý. Sự xuất hiện của chip 0,7nm cho thấy các hãng công nghệ đang chuyển từ việc đơn thuần thu nhỏ kích thước sang khai thác kiến trúc ba chiều để tiếp tục duy trì đà tăng trưởng hiệu năng.
Nếu được thương mại hóa thành công, chip 0,7nm dựa trên Nanostack có thể trở thành nền tảng cho thế hệ bộ xử lý AI, máy chủ đám mây và thiết bị điện tử tiết kiệm năng lượng trong thập niên 2030, mở ra chương tiếp theo cho ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu.
