IBM Ciptakan Chip 0,7 nm dengan 100 Miliar Transistor

Telset.id – IBM berhasil menciptakan teknologi chip sub-1 nm pertama di dunia, membawa kepadatan transistor ke era 0,7 nm atau 7 angstrom. Terobosan ini mengemas hampir 100 miliar transistor pada permukaan sekecil kuku, sebuah lompatan besar dari chip komersial 2 nm yang ada saat ini.

Chip revolusioner ini menggunakan arsitektur NanoStack 3D yang baru, yang mengubah cara transistor ditata. Alih-alih terus memperkecil ukuran transistor secara horizontal, IBM memilih menumpuk transistor secara vertikal. Pendekatan ini memungkinkan kepadatan transistor hampir dua kali lipat dibandingkan teknologi chip 2 nm IBM yang diperkenalkan pada tahun 2021.

“Dengan arsitektur NanoStack baru kami, kami tidak hanya membuat transistor yang lebih kecil, kami menciptakan ulang bagaimana chip dibangun untuk memberikan daya dan efisiensi energi yang jauh lebih besar,” ujar Jay Gambetta, Direktur IBM Research dan IBM Fellow.

Metode vertikal ini memungkinkan para insinyur untuk memisahkan transistor tipe-n dan tipe-p ke dalam lapisan yang berbeda. Menurut IBM, hal ini memungkinkan optimalisasi material secara independen untuk masing-masing jenis transistor. Sebagai analogi, Profesor Alan Woodward, seorang ilmuwan komputer dari Universitas Surrey, membandingkannya dengan membangun gedung pencakar langit 100 lantai, sementara pesaing terdekat IBM seperti Intel dan Samsung berada di sekitar gedung 30 hingga 50 lantai.

Dalam pengujian, IBM melaporkan peningkatan kinerja sebesar 50% dan efisiensi energi 70% lebih besar dibandingkan chip 2 nm yang ada. Selain itu, arsitektur ini juga memberikan peningkatan penskalaan SRAM sekitar 40% untuk mendukung beban kerja AI yang semakin berat. Ini menjadi kabar baik bagi industri yang terus mendorong batas komputasi, mirip dengan bagaimana solusi industri berat terus berinovasi dalam presisi dan efisiensi.

Meskipun menjanjikan peningkatan performa yang signifikan, teknologi ini masih membutuhkan waktu bertahun-tahun sebelum dapat digunakan secara komersial. IBM memperkirakan produksi dapat dimulai dalam waktu lima tahun paling cepat. Ini mengingatkan kita pada klaim serupa saat IBM mengumumkan chip 2 nm pada tahun 2021, di mana perubahan dari kesuksesan laboratorium menjadi produksi massal secara historis memakan waktu lebih lama dari pengumuman awal.

Tantangan Teknis di Balik Kepadatan Tinggi

Penumpukan vertikal memperkenalkan komplikasi, terutama terkait pembuangan panas. Transistor menghasilkan panas yang menjadi lebih sulit dikelola ketika ditempatkan berdekatan dalam lapisan yang bertumpuk. Kerapatan yang sama ini juga meningkatkan risiko dalam penyelarasan wafer, karena lapisan harus diikat dengan presisi ekstrem untuk menghindari malfungsi.

Para peneliti mengakui bahwa ketika celah antar lapisan menjadi terlalu tipis, transistor bisa gagal untuk mati dengan benar. Hal ini justru dapat merusak keuntungan kepadatan yang ingin dicapai oleh NanoStack. Tantangan rekayasa ini adalah gejala dari masalah yang lebih dalam yang dihadapi seluruh industri chip.

Selama beberapa dekade, produsen telah mengandalkan Hukum Moore, pola di mana jumlah transistor berlipat ganda kira-kira setiap dua tahun. Namun, kecepatan itu semakin sulit dipertahankan karena desain mendekati batas fisik atom individu. Apakah NanoStack benar-benar akan memperpanjang lintasan itu selama satu dekade lagi, seperti yang diproyeksikan IBM, tergantung pada apakah tantangan manufaktur yang belum terselesaikan ini dapat diatasi dalam skala besar.

Sebagian karena alasan ini, IBM telah menarik mitra termasuk ASML, Lam Research, dan Tokyo Electron, menandakan upaya seluruh industri di balik dorongan menuju penskalaan level angstrom ini. Perkembangan ini juga menunjukkan bagaimana perusahaan teknologi besar terus berinvestasi dalam riset fundamental, tidak berbeda dengan investasi besar-besaran dalam teknologi pertahanan untuk melindungi kepentingan nasional.

Terlepas dari semua kemajuan ini, inovasi IBM menghadapi tantangan besar dalam hal komersialisasi. Sejarah menunjukkan bahwa lompatan dari prototipe laboratorium ke produksi massal membutuhkan waktu yang lebih lama dari yang diperkirakan. Namun, jika berhasil, teknologi ini berpotensi mengubah lanskap komputasi secara fundamental, menghadirkan chip yang jauh lebih kuat dan efisien untuk segalanya mulai dari pusat data hingga perangkat konsumen.

IBM telah membuktikan bahwa pendekatan vertikal adalah jalan yang layak untuk melanjutkan Hukum Moore. Kini, tantangannya adalah mewujudkannya dalam skala produksi yang ekonomis.