IBM tuyên bố rằng chip dựa trên thiết kế mới này sẽ mang lại hiệu suất cao hơn 40% so với chip 10nm hiện tại do các công ty như AMD, ARM và Intel sản xuất.

Hợp tác với Samsung và Global Foundries—nơi sản xuất chip cho Qualcomm, AMD và các công ty khác—IBM đã công bố quy trình quang khắc cực tím (EUV) mới để sản xuất chip 5nm. Sự tiến bộ này sẽ cho phép các công ty tích hợp hơn 30 tỷ bóng bán dẫn trên một chip máy tính duy nhất.

Chỉ hai năm trước, IBM đã công bố quy trình sản xuất chip 7nm, Samsung dự kiến ​​sẽ bắt đầu giao hàng sớm nhất là vào năm sau.

Chip 5nm mới sử dụng bóng bán dẫn "Gate-All-Around" (GAAFET), trong đó vật liệu cổng bao quanh ba tấm nano silicon nằm ngang. Điều này trái ngược với thiết kế FinFET phổ biến hơn, dựa trên các vây dọc.

IBM cũng tuyên bố rằng họ đã khám phá việc mở rộng thiết kế FinFET lên 5nm nhưng gặp phải hạn chế về hiệu suất do dòng điện bị hạn chế trong các vây siêu mỏng. Kiến trúc GAA đơn giản hơn ở một số khía cạnh và được cho là có thể mở rộng xuống 3nm.

Theo IBM, thiết kế mới cung cấp hiệu suất tăng 40% so với chip 10nm hiện có của AMD, ARM và Intel mà không làm tăng mức tiêu thụ điện năng. Ngoài ra, nếu mức hiệu suất không thay đổi, chip có thể giảm mức sử dụng điện năng tới 75%.

Quy trình mới của IBM cũng cho phép điều chỉnh liên tục độ rộng của các tấm nano trong quá trình sản xuất, giúp tinh chỉnh công suất và hiệu suất của mạch trong một thiết kế chip duy nhất.

Trong lĩnh vực bán dẫn tiên tiến, các nhà sản xuất hàng đầu như TSMC, Samsung và Intel tiếp tục tăng cường đầu tư vào R&D.

Gần đây, TSMC đã công bố quy trình 14A 1.4nm tại Hội nghị công nghệ Bắc Mỹ 2025, đặt mục tiêu sản xuất hàng loạt vào nửa đầu năm 2028. Tên gọi và công nghệ này cạnh tranh trực tiếp với 14A của Intel, cũng tuyên bố có quy trình 1.4nm.

Samsung Electronics đã chia sẻ thông tin cập nhật về quy trình GAA 2nm (SF2) của mình, với quá trình phát triển đang diễn ra suôn sẻ. Đáng chú ý, công ty đã thành lập nhóm R&D quy trình 1nm, hướng đến mục tiêu sản xuất hàng loạt vào năm 2029.

Intel có kế hoạch bắt đầu sản xuất hàng loạt quy trình Intel 18A tại nhà máy mới ở Arizona vào cuối năm nay. Các sản phẩm đầu tiên sẽ là bộ xử lý máy khách Panther Lake dành cho nền tảng di động, hiện đã ở dạng mẫu kỹ thuật. Các bộ xử lý này, được gọi là dòng Core Ultra 300, sẽ có lõi hiệu suất Cougar Cove, kiến ​​trúc GPU Xe3 và các đơn vị NPU thế hệ tiếp theo.

Trong khi đó, Định luật Moore đang dần tiến đến giới hạn của nó. Khi các quy trình chip thu hẹp dần về ranh giới vật lý, những thách thức như hiệu ứng đường hầm lượng tử và quản lý nhiệt cản trở việc tăng hiệu suất hơn nữa thông qua việc mở rộng quy mô bóng bán dẫn. Ngoài những đột phá trong sản xuất tiên tiến, các công nghệ mới nổi đang định hình lại tương lai của điện toán.

Ví dụ, chip quang tử tận dụng tích hợp quang tử dựa trên silicon để xử lý dữ liệu thông qua tín hiệu ánh sáng, mang lại những lợi thế như mức tiêu thụ điện năng cực thấp và tốc độ cao. Đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông cáp quang, chúng vượt trội về băng thông, độ trễ và khả năng chống nhiễu điện từ. IBM đang đầu tư mạnh vào công nghệ quang học, gần đây đã trình diễn một ống dẫn sóng polymer (PWG) cho quang học đóng gói chung (CPO), nhằm mục đích cách mạng hóa việc truyền dữ liệu băng thông cao trong các trung tâm dữ liệu.

Chip lượng tử, thành phần cốt lõi của máy tính lượng tử, khai thác sự chồng chập và vướng víu lượng tử để đạt được tốc độ tính toán chưa từng có. Tuy nhiên, chúng đòi hỏi các điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối, để duy trì sự ổn định của qubit.

Những cải tiến khác bao gồm chip ống nano carbon, hứa hẹn hiệu suất điện và nhiệt vượt trội hơn silicon, và chip hình thái thần kinh mô phỏng tế bào thần kinh não người cho các tác vụ AI và học máy hiệu quả. Mặc dù Định luật Moore có thể đang mờ dần, nhưng những công nghệ này đang định hình lại tương lai của công nghệ thông tin.