Telset.id – IBM berhasil memproduksi chip uji pertama menggunakan teknologi fabrikasi 0.7nm (7 angstrom), menjadikannya proses manufaktur sub-1nm pertama di industri. Terobosan ini mengandalkan arsitektur transistor nanostack yang menjanjikan lompatan besar dalam performa, efisiensi daya, dan kepadatan.
Pencapaian IBM ini menjadi tonggak penting dalam industri semikonduktor. Arsitektur transistor nanostack yang digunakan IBM memisahkan transistor n-type dan p-type ke dalam dua wafer berbeda, lalu menggabungkannya menggunakan ikatan dielektrik ultra-tipis. Pendekatan ini belum pernah digunakan sebelumnya dan memungkinkan optimasi independen untuk setiap jenis transistor.
Menurut IBM, proses fabrikasi 7A-class ini menawarkan peningkatan performa hingga 50% dan efisiensi energi 70% lebih tinggi dibandingkan node 2nm-class milik IBM yang diperkenalkan pada 2021. Yang lebih penting lagi, arsitektur nanosheet IBM memberikan kepadatan SRAM 40% lebih tinggi dan peningkatan kepadatan transistor logika yang sangat signifikan.
“Kunci dari lompatan ini adalah arsitektur transistor nanostack yang secara konseptual mirip dengan CFET dan berasal dari transistor GAA nanosheet,” jelas IBM dalam pernyataannya. Peningkatan kepadatan yang dramatis ini sangat sulit dicapai pada generasi proses saat ini.
Cara Kerja Dua Wafer dalam Satu Chip
Dalam teknologi proses modern, semua transistor logika berada dalam satu tier perangkat aktif, di mana NFET dan PFET ditempatkan berdampingan secara lateral dalam tata letak standard-cell. Konsep nanostack IBM memisahkan transistor n-type dan p-type ke dalam tier yang diikat secara vertikal, bukan menempatkannya berdampingan dalam satu lapisan transistor.
“Hasilnya adalah pengurangan signifikan pada jejak lateral pasangan CMOS, karena arsitektur ini secara efektif mengubah struktur NFET+PFET dari tata letak 2D menjadi tata letak bertumpuk 3D,” jelas IBM. Inilah mengapa IBM dapat mengklaim kepadatan transistor hampir dua kali lipat dibandingkan node riset 2nm miliknya tanpa mengandalkan penyusutan planar konvensional.
Perbedaan fundamental lainnya adalah cara IBM membangun nanostack-nya. N-type dan p-type transistor pada dasarnya adalah jenis transistor yang sama yang digunakan sebagai pasangan komplementer dalam logika CMOS, tetapi mereka berbeda dalam jenis pembawa (elektron untuk n-type dan lubang elektron untuk p-type), polaritas switching, dan perilaku listrik.
Alih-alih membangun transistor n-type dan p-type pada wafer yang sama dengan material yang sama, IBM membangunnya secara terpisah pada wafer yang berbeda dan mengintegrasikannya menggunakan ikatan dielektrik ultra-tipis dalam integrasi CMOS. Hal ini memungkinkan perusahaan untuk mengoptimalkan saluran n dan p secara independen, karena setiap tier sekarang dapat menggunakan kondisi proses yang berbeda, material saluran yang berbeda, rekayasa regangan yang berbeda, atau bahkan geometri yang berbeda.
Tantangan dan Keterbatasan Teknologi
Meskipun revolusioner, pendekatan dua wafer ini memiliki sejumlah tantangan serius. Masalah terbesar adalah penyelarasan dan hasil ikatan, karena dua wafer logika canggih harus sejajar dengan presisi ekstrem, dan cacat apa pun pada antarmuka ikatan dapat merusak tumpukan. Selain itu, routing dan pengiriman daya menjadi lebih kompleks dengan dua tier perangkat aktif, pendinginan menjadi lebih sulit, dan biaya produksi meningkat drastis.
IBM harus membayar untuk dua wafer FEOL canggih, langkah ikatan dan penipisan tambahan, serta mengelola kompleksitas proses yang lebih tinggi dan kemungkinan hasil yang lebih rendah. “Seluruh konsep ini hanya masuk akal jika keuntungan kepadatan, SRAM, dan performa-per-watt cukup besar untuk mengimbangi kesulitan manufaktur dan penalti biaya,” tulis analis Tom’s Hardware.
IBM tidak mengatakan apa pun tentang biaya dan kemampuan manufaktur, dan chip uji yang telah selesai hanya seukuran kuku jari. Sangat mungkin bahwa pendekatan ini hanya masuk akal untuk solusi AI pusat data tugas berat dan bukan untuk prosesor mainstream untuk aplikasi klien. Bagi yang lain, CFET monolitik dapat melakukan pekerjaan tersebut.
Di sisi positif, proses fabrikasi 7A-class IBM tidak bergantung pada litografi High-NA EUV, karena tidak ada alat seperti itu di fasilitas riset semikonduktor di Albany, New York, tempat IBM mengembangkan teknologinya. Penggunaan sistem Low-NA EUV yang sudah terbukti memudahkan pencapaian hasil tinggi saat ini.
IBM mengisyaratkan bahwa node generasi berikutnya akan menggunakan litografi High-NA EUV, sehingga perusahaan mungkin memiliki ide tentang cara menggabungkan alat baru ini dengan pendekatan desain transistornya. Namun, masih harus dilihat bagaimana pendekatan dual wafer IBM bekerja dengan pemindai High-NA EUV yang memiliki bidang eksposur setengah dibandingkan Low-NA EUV dan karenanya memerlukan field stitching.
Prospek Produksi Massal
Ketika berhadapan dengan teknologi manufaktur IBM, penting untuk diingat bahwa ini bukan proses fabrikasi yang dapat dilisensikan dan dengan cepat diterapkan di pabrik volume tinggi. Ini pada dasarnya adalah serangkaian IP pra-kompetitif, paten, dan pengetahuan R&D yang dapat digunakan untuk merancang node produksi yang sebenarnya.
IBM percaya bahwa nanostack dapat masuk akal untuk generasi sub-1nm dan berpotensi memasuki produksi massal dalam lima tahun ke depan. Sebagai contoh, Rapidus telah melisensikan proses 2nm-class IBM, meskipun belum terbukti dapat menciptakan node volume tinggi yang kompetitif.
Dengan pencapaian ini, IBM kembali menunjukkan posisinya sebagai pionir dalam riset semikonduktor. Teknologi transistor nanostack membuka jalan bagi era baru komputasi dengan kepadatan transistor yang belum pernah tercapai sebelumnya, meskipun masih ada banyak tantangan yang harus diatasi sebelum dapat diadopsi secara komersial.
Bagi industri teknologi Indonesia, perkembangan ini menjadi sinyal bahwa batas-batas fisik dalam manufaktur chip terus didorong. Meskipun adopsi teknologi ini masih membutuhkan waktu bertahun-tahun, dampaknya terhadap performa perangkat dan efisiensi energi pada akhirnya akan dirasakan oleh konsumen di seluruh dunia, termasuk di Indonesia.
IBM berencana untuk terus mengembangkan teknologi ini bersama mitra-mitranya, dengan target komersialisasi dalam lima tahun ke depan. Sementara itu, persaingan di industri semikonduktor semakin ketat dengan TSMC, Intel, dan Samsung yang juga mengembangkan node proses sub-1nm mereka sendiri.
Inovasi IBM ini membuktikan bahwa hukum Moore masih memiliki ruang untuk berkembang, meskipun dengan pendekatan yang semakin kompleks dan mahal. Masa depan komputasi akan sangat bergantung pada kemampuan industri untuk mengatasi tantangan manufaktur dan biaya yang menyertai teknologi mutakhir seperti transistor nanostack.
Dengan potensi peningkatan performa hingga 50% dan efisiensi energi 70%, teknologi ini dapat merevolusi berbagai sektor, dari pusat data AI hingga perangkat mobile. Namun, jalan menuju produksi massal masih panjang dan penuh tantangan teknis yang harus dipecahkan oleh IBM dan mitra-mitranya.
Keputusan IBM untuk menggunakan dua wafer terpisah untuk transistor n-type dan p-type merupakan langkah berani yang dapat mengubah cara industri memandang desain chip. Jika berhasil dikomersialkan, pendekatan ini dapat menjadi standar baru untuk generasi chip di masa depan.
Bagi para pengamat industri, perkembangan ini menunjukkan bahwa inovasi dalam semikonduktor masih sangat mungkin dilakukan, bahkan ketika batas fisik miniaturisasi transistor semakin mendekati limit atom. IBM telah membuktikan bahwa dengan pendekatan yang tepat, lompatan besar dalam performa dan efisiensi masih dapat dicapai.
Ke depannya, keberhasilan teknologi ini akan sangat bergantung pada kemampuannya untuk diproduksi secara massal dengan biaya yang kompetitif. Jika IBM dan mitra lisensinya dapat mengatasi tantangan ini, transistor nanostack berpotensi menjadi fondasi bagi generasi baru prosesor yang lebih cepat, lebih efisien, dan lebih padat.
Dengan semua kelebihan dan tantangan yang ada, satu hal yang pasti: industri semikonduktor sedang memasuki era baru yang menarik. Inovasi IBM ini membuka pintu bagi kemungkinan-kemungkinan baru dalam desain chip yang sebelumnya dianggap mustahil.
Para pengguna akhir pada akhirnya akan menjadi penerima manfaat utama dari inovasi ini, dengan perangkat yang lebih cepat, lebih hemat daya, dan lebih mampu menangani beban kerja komputasi yang semakin berat. Namun, perjalanan dari laboratorium riset ke perangkat konsumen masih membutuhkan waktu dan investasi yang signifikan.
IBM telah menunjukkan bahwa masa depan komputasi masih cerah, dan inovasi dalam manufaktur chip masih memiliki banyak ruang untuk berkembang. Dengan transistor nanostack, IBM tidak hanya menciptakan teknologi baru, tetapi juga mendefinisikan ulang apa yang mungkin dalam dunia semikonduktor.
Bagi Indonesia, perkembangan ini menjadi pengingat akan pentingnya investasi dalam riset dan pengembangan teknologi. Meskipun Indonesia belum memiliki industri fabrikasi chip yang maju, pemahaman tentang tren teknologi global ini penting untuk perencanaan strategis di sektor teknologi dan industri.
Dengan potensi yang dimiliki, teknologi transistor nanostack IBM dapat menjadi katalis bagi gelombang baru inovasi di berbagai sektor, dari kecerdasan buatan hingga komputasi kuantum. Masa depan komputasi sedang ditulis, dan IBM telah menempatkan dirinya di garis depan perubahan ini.
Kita tunggu saja bagaimana perkembangan selanjutnya dari teknologi revolusioner ini dalam beberapa tahun ke depan. Yang jelas, industri semikonduktor tidak akan pernah sama lagi setelah pengumuman IBM ini.
Komentar
Belum ada komentar.