小型で強力なコンピューターチップの新記録が達成されました。 IBMの試作チップは爪ほどの大きさだが、3次元技術のおかげで、これまでの最先端チップのほぼ2倍にあたる1000億個近くのトランジスタが詰め込まれている。
同社によれば、この10ミリ×15ミリのチップは、現在の主要チップと比べてエネルギー効率が70パーセント向上し、性能が50パーセント向上し、10年以内に商用機器に搭載される予定だという。
何十年もの間、チップ製造プロセスに与えられた名前は、10 ナノメートル、5 ナノメートルなど、個々のトランジスタのサイズをナノメートル単位で表していました。そして、小さいほど良いとされてきました。コンポーネントが小さいということは、密度が高く、したがって特定のサイズのチップの計算が高速になるだけでなく、エネルギー使用量も低くなることを意味します。
しかし、状況は近年さらに複雑になっている、と IBM の Huiming Bu 氏は言います。サイズ名は現在、物理的な現実から切り離されており、単なるマーケティング用語になっています。
したがって、IBMはこの最新テクノロジーを「0.7ナノメートル」と呼んでいますが、記録的な密度のトランジスタを搭載しているにもかかわらず、実際にはそのコンポーネントがそれほど小さいとは主張していません。ブー氏によると、開発に15年かかったという本当のイノベーションは、2層のシリコンチップを接着するプロセスで、2層の間に必要なすべての電気接続を実現し、過熱せず、大量生産が可能だ。
「私たちの業界全体は、60 年以上にわたり、X 軸次元と Y 軸次元でトランジスタをスケーリングしてきました。 [of chip manufacturing]Boo 氏は、「Z 方向のトランジスタのスケーリングを有効にするのはこれが初めてです。」と述べています。
IBMは新技術のコンポーネントの寸法について正確な詳細は明らかにしていないが、同社が発表した情報によると、この技術は基本的に、IBMが2021年に発表した最初に動作する2ナノメートルチップの2層であることが示唆されている。その中核技術は現在、世界有数のチップファウンドリの多くで生産されており、次期Apple iPhoneに採用されることが期待されている。
新しいチップの設計と製造には膨大な複雑さとコストがかかるため、業界は協力して、どのような新技術を創出して市場に投入する必要があるのか、いつまでに開発する必要があるのかについてのロードマップを作成しています。このロードマップは、研究開発のほとんどを行う非営利の大学間マイクロエレクトロニクス センターによって組織されています。 IBMの0.7ナノメートル技術はまだ商業的にテストされていないが、世界的なチップ製造における前進が期待され、他のメーカーも追随する可能性が高い。
ブー氏は、あと10年もすれば、新しい0.7ナノメートルのチップが商用デバイスに採用されるだろうと予想しているが、この技術は、望ましくない量子効果や電流漏れ、このような小規模で生じるその他の問題と戦うために、物理法則に逆らわなければならないだろうと述べている。最新のチップの一部の厚さはシリコン原子わずか 15 個です。
英国スウォンジー大学のオーウェン・ガイ氏は、他のチップメーカーも同様にトランジスタ密度が高いと主張しているが、実際には厚い基板層で分離された複数のシリコン層を使用しているが、これではIBMが主張するような真の3D設計は不可能である、と述べている。なぜなら、ある層から別の層への接続は容易に行えず、冷却に問題が生じる可能性があるからである。 「今、この件に関しては多くの煙と鏡が存在します。」
同氏は、現在ではチップ部品が非常に小さくなっているため、たとえ単一のチップに数十億個のトランジスタが必要であっても、トランジスタのサイズを縮小しても、実際にはラップトップやスマートフォンなどのデバイスを小型化することはできないと述べている。モバイル デバイスのバッテリ寿命を延ばしたり、データ センターのエネルギー消費を削減したりするために、より小型のコンポーネントを求める取り組みは、常にエネルギー効率と冷却効果の向上を目的としています。
現在の主な課題の 1 つは、IBM の新しいチップ技術を世界の製造チェーンにどのように統合し、デバイスに組み込むかということです。チップは、数兆個の個別トランジスタを含む 300 ミリメートルのシリコン ウェーハ上に数百回のバッチで作成され、その後、個々の部品に切断されます。複雑な機械がウェーハ上で何千もの個別の操作を実行し、回路、絶縁体、数ナノメートルの厚さのさまざまな化学薬品の層を取り付けます。 IBMの第2層のような未使用の新機能を追加するのは簡単ではない。
一部のチップメーカーは、回路部品の幅が原子 1 個分になる、さらに小さな「0.2 ナノメートル」技術の開発を目指しています。 「最終限界は電子と原子です。」ガイは言います。 「おそらく 2050 年頃、私たちが次の大きな飛躍を遂げるために量子技術が必要になるでしょう。」
主題：
Leave a Reply