IBM ha compiuto un miracolo per l'industria dei semiconduttori.

IBM ha annunciato ufficialmente la prima tecnologia al mondo in grado di produrre chip di dimensioni inferiori a 1 nm, estendendo la durata della Legge di Moore di almeno altri 10 anni.

Il 26 giugno, IBM ha annunciato ufficialmente quella che, a suo dire, è la prima tecnologia al mondo in grado di produrre chip di dimensioni inferiori a 1 nm.

Di conseguenza, il nuovo prototipo di chip di IBM misura appena 0,7 nm e contiene circa 100 miliardi di transistor in un'area grande quanto un'unghia. Per fare un confronto, questa densità è il doppio rispetto alla tecnologia più avanzata annunciata dall'azienda nel 2021.

Questo progetto potrebbe aprire la strada a sistemi informatici più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico negli anni a venire.

Gli scienziati ritengono addirittura che questa nuova architettura potrebbe un giorno portare alla creazione di transistor di dimensioni pari a soli 0,1 nm.

Un balzo in avanti epocale

Nel 1963, mentre lavorava alla Fairchild come direttore della ricerca e sviluppo, Gordon Moore scrisse un capitolo che descriveva quello che sarebbe diventato il precursore della famosa legge omonima.

Scoperta nel 1965, la legge di Moore è diventata il principio guida per il progresso della tecnologia dei semiconduttori. Secondo questa legge, il numero di transistor su un chip raddoppia ogni due anni, mentre il consumo energetico si dimezza.

La legge di Moore rimarrà valida per almeno altri 10 anni. Foto: Intel.

Moore aggiunse poi altre due conseguenze: i progressi tecnologici avrebbero reso la produzione di computer sempre più costosa e i consumatori avrebbero finito per pagare meno per i computer perché ne sarebbero stati venduti molti di più.

Dopo mezzo secolo, la legge di Moore è ancora valida. Quando Intel lanciò il suo primo chip processore all'inizio degli anni '70, questo aveva solo 2.000 transistor, mentre ora un chip processore in un iPhone ne ha miliardi.

Per oltre 50 anni, i produttori di chip hanno costantemente creato computer più potenti seguendo il principio fondamentale della Legge di Moore: concentrare un numero sempre maggiore di transistor su un singolo chip.

Per raggiungere questo obiettivo, riducono continuamente le dimensioni dei transistor, minuscoli interruttori che eseguono calcoli.

Tuttavia, negli ultimi 15 anni, le dimensioni dei transistor si sono avvicinate al limite in cui la meccanica quantistica ha iniziato a interferire con il loro funzionamento: poche decine di nanometri. In altre parole, c'è stato un tempo in cui gli scienziati credevano che i transistor non potessero essere ulteriormente miniaturizzati.

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Per risolvere questo problema, gli ingegneri di tutto il settore hanno proposto un cambio di approccio, ispirandosi alla pianificazione urbana. Nello specifico, invece di concentrarsi sullo spazio, la nuova architettura "costruirà in altezza" per poter integrare un maggior numero di transistor sul chip.

Anche il nuovo chip di IBM impiega questa strategia. La nuova architettura, chiamata nanostacking, prevede l'impilamento verticale dei transistor in due strati su un microchip di silicio.

Torta a strati

Secondo la MIT Technology Review, gli ingegneri hanno creato il nuovo chip di IBM strato dopo strato, come se stessero preparando una torta.

Il processo inizia con la fabbricazione di transistor su uno strato di silicio. Successivamente, viene posizionato un altro strato di silicio sopra questi dispositivi e si continua a fabbricare un secondo strato di transistor direttamente al di sopra di esso. Infine, vengono realizzati i collegamenti elettrici tra i due strati di componenti.

Il nuovo prototipo di chip di IBM misura appena 0,7 nm. Foto: IBM.

Secondo Qing Cao, professore di scienza e ingegneria dei materiali all'Università dell'Illinois, questa struttura impilata verticalmente, combinando due diversi tipi di transistor, è chiamata transistor a effetto di campo (CFET).

IBM non è l'unica azienda a perseguire questo approccio. I maggiori produttori di chip al mondo, come Intel, Samsung , TSMC e il laboratorio rivale Imec in Belgio, stanno tutti conducendo ricerche sui CFET.

Tuttavia, IBM ha affermato che il loro progetto differisce in quanto i transistor del secondo strato non sono posizionati direttamente sopra i transistor del primo strato.

Sono invece disposti in modo sfalsato. Il colosso informatico americano afferma che questa disposizione semplifica il cablaggio, tra gli altri vantaggi.

Nel frattempo, il professor Cao ha osservato che la tecnologia CFET nell'architettura nanostack di IBM è in contrasto con un altro metodo comune utilizzato per la produzione di chip a due strati.

In genere, gli ingegneri fabbricano i transistor su ogni strato del chip in modo indipendente prima di unire i due strati. Tuttavia, il metodo di fabbricazione diretta di IBM consente un allineamento degli strati più preciso, un fattore cruciale per le prestazioni, date le dimensioni estremamente ridotte dei transistor.

In futuro, i produttori di chip potrebbero tentare di aumentare la densità dei transistor costruendo ancora più strati.

All'interno dell'architettura Nanostack di IBM. Foto: IBM.

Stati Uniti - Vietnam: Non perdere

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Tuttavia, secondo il professor Cao, dovranno affrontare notevoli ostacoli pratici. Il processo di produzione comporta sempre degli errori, il che significa che ci sarà una certa percentuale di chip difettosi al momento della spedizione.

"In questo caso, si costruisce un altro strato sopra quello precedente, quindi se lo strato superiore o quello inferiore si guasta, l'intero chip diventa inutilizzabile", ha spiegato Cao. In altre parole, rispetto a un chip a singolo strato, il tasso di guasto aumenta con un'architettura multistrato, con conseguenti perdite economiche significative.

Inoltre, un'altra sfida fondamentale è la capacità di progettazione termica. In sostanza, gli ingegneri devono capire come fabbricare ogni strato senza fondere i collegamenti dello strato immediatamente sottostante.

Ciò richiede che i processi di produzione siano mantenuti a temperature inferiori a 400 gradi Celsius. Nell'architettura di IBM, l'azienda ha trovato un modo per fabbricare il secondo strato a una temperatura sufficientemente bassa, sebbene la soluzione rimanga un segreto gelosamente custodito.

Fonte: https://znews.vn/ibm-lam-nen-ky-tich-cho-nganh-chip-post1663285.html