Firma IBM twierdzi, że układy bazujące na tej nowej konstrukcji będą charakteryzować się o 40% wyższą wydajnością w porównaniu do obecnych układów scalonych 10 nm produkowanych przez takie firmy, jak AMD, ARM i Intel.

We współpracy z Samsung i Global Foundries — które produkują chipy dla Qualcomm, AMD i innych — IBM zaprezentowało nowy proces litografii Extreme Ultraviolet (EUV) do produkcji chipów 5 nm. Ten postęp umożliwi firmom zintegrowanie ponad 30 miliardów tranzystorów na jednym chipie komputerowym.

Zaledwie dwa lata temu IBM ogłosiło rozpoczęcie produkcji układów scalonych w procesie technologicznym 7 nm, a Samsung spodziewa się, że dostawy tych układów rozpoczną się już w przyszłym roku.

Nowe układy scalone 5 nm wykorzystują tranzystory „Gate-All-Around” (GAAFET), w których materiał bramki owija się wokół trzech poziomych nanopłytek krzemowych. Kontrastuje to z bardziej powszechną konstrukcją FinFET, która opiera się na pionowych żebrach.

IBM twierdzi również, że badano skalowanie projektów FinFET do 5 nm, ale napotkano ograniczenia wydajności z powodu ograniczonego przepływu prądu w ultracienkich żebrach. Architektura GAA jest pod pewnymi względami prostsza i uważa się, że można ją skalować do 3 nm.

Według IBM, nowy projekt oferuje 40% wzrost wydajności w porównaniu z istniejącymi 10-nm chipami AMD, ARM i Intel bez zwiększania zużycia energii. Alternatywnie, jeśli poziomy wydajności pozostaną niezmienione, chipy mogą zmniejszyć zużycie energii o 75%.

Nowy proces IBM pozwala również na ciągłą regulację szerokości nanopłytek w trakcie produkcji, co pozwala na precyzyjne dostrojenie mocy i wydajności układu w ramach jednego projektu układu scalonego.

W segmencie zaawansowanych półprzewodników wiodący producenci, tacy jak TSMC, Samsung i Intel, nadal zwiększają inwestycje w prace badawczo-rozwojowe.

Niedawno firma TSMC ogłosiła na North America Technology Symposium 14 swój proces 1.4A klasy 2025 nm, planując masową produkcję w pierwszej połowie 2028 roku. Nazwa i technologia bezpośrednio rywalizują z procesem 14A firmy Intel, który również twierdzi, że jest procesem klasy 1.4 nm.

Samsung Electronics udostępnił aktualizacje swojego procesu 2 nm GAA (SF2), a rozwój przebiega sprawnie. Warto zauważyć, że firma zainicjowała zespół badawczo-rozwojowy procesu 1 nm, którego celem jest masowa produkcja do 2029 r.

Intel planuje rozpocząć masową produkcję swojego procesu Intel 18A w swojej nowej fabryce w Arizonie pod koniec tego roku. Pierwszymi produktami będą procesory klienckie Panther Lake dla platform mobilnych, już w formie próbek inżynieryjnych. Te procesory, oznaczone jako seria Core Ultra 300, będą wyposażone w rdzenie wydajnościowe Cougar Cove, architekturę GPU Xe3 i jednostki NPU nowej generacji.

Tymczasem prawo Moore’a stopniowo zbliża się do swoich granic. W miarę jak procesy chipowe kurczą się w kierunku granic fizycznych, wyzwania takie jak tunelowanie kwantowe i zarządzanie termiczne utrudniają dalsze zwiększanie wydajności poprzez skalowanie tranzystorów. Oprócz przełomowych osiągnięć w produkcji, pojawiające się technologie zmieniają przyszłość komputerów.

Na przykład układy fotoniczne wykorzystują integrację fotoniczną opartą na krzemie do przetwarzania danych za pomocą sygnałów świetlnych, oferując zalety takie jak bardzo niskie zużycie energii i duża prędkość. Są już szeroko stosowane w systemach komunikacji światłowodowej, wyróżniają się przepustowością, opóźnieniem i odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne. IBM inwestuje dużo w technologię optyczną, niedawno demonstrując polimerowy falowód (PWG) dla optyki współpakowanej (CPO), mający na celu zrewolucjonizowanie transferu danych o dużej przepustowości w centrach danych.

Chipy kwantowe, podstawowe komponenty komputerów kwantowych, wykorzystują superpozycję kwantową i splątanie, aby osiągnąć niespotykane dotąd prędkości obliczeniowe. Wymagają jednak ekstremalnych warunków, takich jak temperatury bliskie zera absolutnego, aby utrzymać stabilność kubitu.

Inne innowacje obejmują chipy z nanorurek węglowych, które obiecują lepsze parametry elektryczne i termiczne niż krzem, oraz chipy neuromorficzne, które naśladują neurony ludzkiego mózgu w celu wydajnego wykonywania zadań AI i uczenia maszynowego. Chociaż prawo Moore'a może zanikać, technologie te są gotowe na nowo zdefiniować przyszłość technologii informatycznych.