Telset.id – IBM baru saja mengumumkan terobosan besar di industri semikonduktor. Mereka berhasil menciptakan chip prototipe baru dengan kepadatan sekitar 100 miliar transistor pada area sebesar kuku jari. Kepadatan ini dua kali lipat lebih tinggi dibandingkan teknologi tercanggih IBM sebelumnya yang diumumkan pada tahun 2021.
Terobosan ini disebut mampu membuka jalan bagi komputer yang lebih cepat dan hemat energi di masa depan. Selama lebih dari setengah abad, produsen chip mengikuti prinsip utama Hukum Moore: Memasukkan lebih banyak transistor ke dalam chip. Namun, dalam 15 tahun terakhir, ukuran transistor telah mendekati batas fisik, di mana mekanika kuantum mulai mengganggu fungsinya. Ukurannya kini hanya puluhan nanometer dan tidak bisa lagi diperkecil.
Untuk mengatasi kebuntuan ini, para insinyur beralih ke pendekatan yang mirip dengan perencana kota: membangun ke atas. IBM mengumumkan pada hari Kamis bahwa mereka telah menciptakan chip yang menggunakan strategi ini. Arsitektur baru ini, yang dikenal sebagai nanostack, menumpuk transistor secara vertikal dalam dua lapisan pada chip silikon.
“Ini bukan sekadar langkah inkremental,” ujar Jay Gambetta, Direktur IBM Research, dalam konferensi pers pada hari Selasa. “Ini adalah lompatan besar yang berarti.” Dalam satu dekade ke depan, Gambetta memperkirakan chip dengan nanostacking akan banyak digunakan di pusat data. Efisiensi yang lebih baik dari chip ini dapat membantu pusat data mengelola konsumsi energi mereka.
“Benar-benar transformasional,” kata Dan Hutcheson, wakil ketua TechInsights, sebuah perusahaan analisis teknologi. “Ini menambah 10, 15 tahun lagi ke dalam peta jalan pengembangan chip.”
Dibandingkan dengan arsitektur tercanggih IBM sebelumnya, chip yang dibangun dengan pendekatan baru ini mampu melakukan pekerjaan hingga 50% lebih banyak dalam waktu yang sama dan 70% lebih hemat energi. Arsitektur ini menawarkan cara umum untuk menata transistor, dan IBM akan bermitra dengan produsen semikonduktor untuk memproduksi chip yang sebenarnya. IBM mengantisipasi bahwa para perancang chip akan menggunakan desain ini di berbagai jenis chip, termasuk GPU dan CPU.
Bagaimana Cara Kerja Chip Nanostack IBM?
Para insinyur menciptakan chip baru IBM ini lapis demi lapis, seperti membuat kue. Prosesnya dimulai dengan membuat transistor pada satu lapisan silikon. Kemudian, mereka menempatkan lapisan silikon lain di atas perangkat tersebut, dan membuat lapisan transistor lain tepat di atasnya. Terakhir, mereka menciptakan sambungan listrik antara kedua lapisan transistor tersebut.
Tumpukan vertikal semacam ini, yang menggabungkan dua jenis transistor, dikenal sebagai complementary field-effect transistor (CFET). Hal ini dijelaskan oleh Qing Cao, profesor ilmu dan teknik material di University of Illinois di Urbana-Champaign, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
IBM bukan satu-satunya yang mengejar pendekatan ini. Produsen chip terbesar seperti Intel, Samsung, dan TSMC, serta laboratorium riset pesaing Imec di Belgia, juga telah menyelidiki CFET. IBM mengatakan desainnya dibedakan oleh fakta bahwa transistor di lapisan kedua tidak diletakkan tepat di atas transistor lapisan pertama; melainkan, mereka disusun secara staggered (berselang-seling), yang menurut perusahaan menyederhanakan kabel dan memberikan keuntungan lainnya.
Pendekatan nanostacking IBM ini berbeda dengan pendekatan umum lainnya untuk membuat chip dua tingkat, seperti 3D V-Cache milik AMD dan teknologi LogicFolding Huawei yang akan datang, kata Cao. Dalam pendekatan tersebut, para insinyur membuat transistor pada setiap lapisan chip secara independen sebelum menyatukannya. Metode baru IBM memungkinkan penyelarasan lapisan yang lebih presisi, yang penting untuk kinerja karena ukuran transistor yang sangat kecil.
Nanostacking dibangun di atas teknologi yang disebut nanosheet, yang telah digunakan untuk membuat transistor tercanggih saat ini sejak sekitar tahun 2022. Di dalam transistor, elektron bergerak melalui bagian silikon yang disebut saluran (channel). Dalam pendekatan nanostack IBM, saluran tersebut terdiri dari tiga nanosheet yang masing-masing setebal 15 atom, dengan jarak sembilan nanometer satu sama lain.
Setiap generasi chip mendapatkan sebuah nama. IBM menyebut teknologi nanostack-nya sebagai “sub-nanometer” atau “0,7 nanometer,” mengikuti konvensi industri lama di mana setiap generasi dinamai dengan panjang yang semakin kecil. Namun, perlu dicatat bahwa “0,7 nanometer” adalah istilah pemasaran dan tidak sesuai dengan karakteristik fisik chip yang sebenarnya. Jarak antar transistor “telah bertahan sekitar 40 nanometer untuk waktu yang cukup lama,” kata Cao.
Bagi Anda yang tertarik dengan inovasi chip terbaru, kami juga telah membahas tentang Spesifikasi Monster dari perangkat terbaru lainnya.
Tantangan Produksi Massal Chip Nanostack
Ke depannya, produsen chip dapat mencoba meningkatkan kepadatan transistor dengan membangun lebih banyak lapisan, seperti yang disarankan oleh Bu dalam konferensi pers. Namun, mereka akan menghadapi tantangan praktis, menurut Cao. Proses manufaktur selalu memperkenalkan kesalahan, yang berarti sejumlah chip akan rusak saat pembuatan.
“Di sini Anda membangun lapisan lain di atasnya, jadi jika lapisan atas atau lapisan bawah gagal, seluruh chip Anda akan gagal,” kata Cao. Tingkat kegagalan yang dihasilkan akan lebih tinggi daripada chip satu lapis, dan itu akan memakan biaya yang mahal. Tantangan utama lainnya adalah apa yang disebut Cao sebagai “anggaran termal” (thermal budget). Pada dasarnya, ini berarti para insinyur perlu mencari cara untuk membangun setiap lapisan tanpa melelehkan sambungan ke lapisan di bawahnya. Ini berarti menjaga proses manufaktur di bawah 400 °C. IBM berhasil membuat tumpukan kedua pada suhu yang cukup rendah, meskipun perusahaan itu bungkam tentang metodenya.
Para akademisi juga menangani masalah ini. Kelompok Cao, misalnya, telah menciptakan metode untuk menumpuk transistor lapis demi lapis di mana lapisan kedua dibuat dengan proses di bawah 200 °C. Mereka berhasil dengan menggunakan jenis transistor yang dikenal sebagai junctionless transistor, yang dapat dibuat tanpa langkah yang biasanya diperlukan yang disebut doping—sebuah proses yang menyuntikkan atom non-silikon ke dalam silikon untuk menyesuaikan sifat materialnya. Doping biasanya merupakan bagian terpanas dari pembuatan transistor.
Cao berpikir dari perspektif manajemen termal, pendekatannya bisa lebih mudah untuk ditingkatkan ke banyak lapisan, meskipun demonstrasinya baru sebatas bukti konsep. Namun, Cao menganggap pekerjaan IBM “transformasional” karena mendemonstrasikan cara menumpuk transistor “pada full wafer menggunakan lini manufaktur tercanggih.” Pendekatan baru ini mendorong industri ke depan, katanya: “Saya tertarik dengan aplikasi killer-nya.”
Baca Juga:
Inovasi IBM ini menjadi sorotan di tengah persaingan pasar chip yang semakin ketat. Sementara itu, kabar terbaru tentang Tablet 9 Speaker dari Lenovo juga menarik perhatian para penggemar gadget. Tidak hanya itu, peluncuran Chipset Xring O1 pada perangkat Xiaomi juga menjadi bukti percepatan inovasi di industri ini.
Dampak dari teknologi nanostack IBM ini diperkirakan akan sangat besar. Dalam satu dekade, chip dengan teknologi ini diprediksi akan mendominasi pusat data, memberikan efisiensi energi yang lebih baik dan kinerja komputasi yang jauh lebih tinggi. Ini adalah langkah maju yang signifikan untuk melanjutkan perkembangan industri semikonduktor yang sempat terhambat oleh batasan fisik transistor.
Komentar
Belum ada komentar.