Technologie | Čipy | IBM

IBM má první 2nm čip. Ale pozor – není nanometr jako nanometr

  • IBM se pochlubilo prvním 2nm čipem
  • K výrobě byla použitá technologie EUV
  • Oproti 7nm čipům sníží spotřebu o 75 %

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.

IBM_Research_2_nm_Wafer.jpg
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.

Row_of_2_nm_nanosheet_devices.jpg
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.

S1.png
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.

IBM_Research_2_nm.jpg
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.

IBM_Research_Albany_Exterior_1.jpg
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.

Diskuze (17) Další článek: Doklady 21. století. NFC i v české eObčance a potenciál pro očkovací pas

Témata článku: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,