IBM už sice dávno nepatří mezi špičky v oblasti hromadné výroby čipů postavených na moderních technologiích, stále však dokáže posouvat výzkum v technologické oblasti. Tentokrát se IBM chlubí prvenstvím v miniaturizaci čipů, avšak nic není tak jednoduché, jak se na první pohled zdá.
První 2nm čip
IBM vyrobilo první 2nm čip na světě, respektive celý wafer s 2nm čipy. K výrobě byla už použitá moderní technologie EUV (Extreme ultraviolet lithography) a stroje od společnosti ASML.
12palcový wafer s 2nm čipy od IBM
Dle uvedených vlastností má 2nm čip o 75 % nižší spotřebu a o 45 % více výkonu než současné 7nm čipy. Takové vlastnosti jsou široce využitelné jak v mobilních zařízeních, tak i v datacentrech. Zatímco v mobilních zařízení jde především o výdrž na baterii, v datacentrech jde o značnou úsporu nákladů na elektřinu.
Na čip o „velikost prstu“ (dle IBM jde o 150 mm2) lze díky tomu dostat kolem 50 miliard tranzistorů, což znamená mnohem větší počet logických struktur s nižší spotřebou a akcelerátory všeho druhu pro vyšší výkon v mnoha specifických úlohách (šifrofvání, umělá inteligence a podobně).
Není nanometr jako nanometr
Zatímco v době 2D tranzistorů poměrně jasně platilo, jak se určuje a jaká je tedy velikost jednoho tranzistoru, s příchodem složitějších 3D konstrukcí tranzistorů se z tohoto označení částečně stala marketingová vlastnost, než jasně porovnatelná hodnota.
Detailní záběr tranzistorů
Jednoduše řečeno – když Intel uvádí, že má 10nm tranzistory, nelze to srovnávat s 10nm tranzistory od TSMC nebo od Samsungu nebo IBM. Každý výrobce má trochu jinou formu tranzistoru a tím pádem se liší i v tom, co přesně tímto číslem označuje a jestli to vůbec dává smysl.
V materiálech IBM vidíme, že uvádí různé parametry GAA tranzistoru (Gate All Around) – spodní izolace tranzistoru o délce 12 nm, variabilní šířka EUV vzoru v rozmezí 15 nm až 70 nm a další hodnoty. Na prezentovaném obrázku ale nikde neuvidíte „2 nm“, nejmenší uvedené číslo je 5 nm. Kde přesně jsou tedy „2 nm“? To IBM neuvádí.
Rozměr 2 nm někde je, ale IBM neuvádí kde přesně
Intel se snažil tento problém řešit tím, že již dříve začal propagovat parametr hustoty tranzistorů a logiky, avšak i to se liší napříč výrobci a nevypovídá to nic o finálních vlastnostech čipu z pohledu výkonu a spotřeby. A právě finální produkty v podobě mobilních nebo desktopových procesorů či grafických čipů je to, s čím se uživatel reálně setkávají. A teprve v testech se ukáže, jaká je realita skutečného výkonu a spotřeby.
Něco jako revoluční baterie
I když vše na první pohled vypadá jako „revoluce“, opak je nejspíše pravdou. Vyrobený 12palcový wafer s „2nm“ čipy obsahuje nejspíše pouze základní testovací SRAM čipy, což je vidět i z fotografií. Podobně jako u „revolučních“ bateriích je nutné uvědomit si realitu – od vzorku v laboratoři s jednoduchou strukturou k hromadné výrobě výkonných použitelných čipů je cesta dlouhá několik let.
Detail testovacích 2nm čipů na waferu
V tomto kontextu je třeba myslet na to, že TSMC už rok vyrábí 5nm čipy a příští rok začne hromadně vyrábět výkonné mobilní čipy pomocí 3nm technologie. Pouze pro ně stavělo TSMC novou továrnu za 20 miliard dolarů.
Výzkumná laboratoř IBM (Albany Nanotech Complex). IBM zde vyvinulo 7nm, 5nm a nyní i 2nm technologii výroby
Výzkum IBM tak sice uzmul zmíněné prvenství, avšak otázkou je, kdy se tato výrobní technologie dostane do praxe a hlavně do hromadné výroby výkonných čipů. IBM už vlastní továrny nemá, ale spolupracuje s Globalfoundries, Samsungem a Intelem. Lze tak očekávat, že vědci IBM pomůžou s vývojem nových výrobních technologií tak, aby zmíněné firmy měly lepší šanci dohnat TSMC.