IBM เปิดตัวเทคโนโลยีชิปต่ำกว่า 1 นาโนเมตร รับการแข่งขันยุค AI

IBM เปิดตัวเทคโนโลยีการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่มีขนาดเล็กกว่า 1 นาโนเมตรเป็นครั้งแรกของโลก นับเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญของอุตสาหกรรมชิป ท่ามกลางการแข่งขันอย่างดุเดือดของบริษัทเทคโนโลยีในการพัฒนาหน่วยประมวลผลที่สามารถรองรับภาระงานด้านปัญญาประดิษฐ์ (AI) ซึ่งต้องการพลังประมวลผลสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

การประกาศดังกล่าวช่วยหนุนราคาหุ้นของ IBM ในการซื้อขายก่อนเปิดตลาดให้พุ่งขึ้นมากกว่า 6% ก่อนลดช่วงบวกลงเหลือประมาณ 1.9% อย่างไรก็ตาม ราคาหุ้นของบริษัทตั้งแต่ต้นปีจนถึงปัจจุบันยังคงลดลงราว 11%

เทคโนโลยีใหม่นี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ผู้ผลิตชิปทั่วโลกกำลังเร่งค้นหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลให้มากขึ้นในพื้นที่ที่เล็กลง เพื่อสานต่อแนวโน้มตาม "กฎของมัวร์" (Moore's Law) ซึ่งเป็นหลักการที่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ยึดถือมานานหลายทศวรรษ

ชิปรุ่นใหม่ของ IBM ใช้โครงสร้างทรานซิสเตอร์ขนาด 0.7 นาโนเมตร (7 อังสตรอม) ส่งผลให้บริษัทก้าวขึ้นมาเป็นคู่แข่งสำคัญของผู้ผลิตชิปรายใหญ่อย่าง TSMC และ Intel

ก่อนหน้านี้เพียงหนึ่งสัปดาห์ Intel เพิ่งประกาศว่าเทคโนโลยีการผลิตชิปรุ่น 18A หรือชิปขนาด 1.8 นาโนเมตร ได้เข้าสู่ขั้นตอน "Risk Production" ซึ่งเป็นกระบวนการทดสอบก่อนเริ่มการผลิตเชิงพาณิชย์
 

IBM ระบุว่า ชิปขนาด 0.7 นาโนเมตรสามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้เกือบ 100,000 ล้านตัว บนพื้นที่ขนาดเพียงเท่าเล็บนิ้วมือ ซึ่งมีความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์มากกว่าชิปขนาด 2 นาโนเมตรที่บริษัทเปิดตัวในปี 2564 ถึงประมาณ 2 เท่า

ผลลัพธ์คือชิปใหม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลได้สูงสุด 50% หรือหากใช้งานที่ประสิทธิภาพเท่าเดิม จะช่วยลดการใช้พลังงานได้มากถึง 70%

ความสำเร็จดังกล่าวมาจากการออกแบบทรานซิสเตอร์รูปแบบใหม่ที่เรียกว่า "Nanostack" ซึ่งเปลี่ยนแนวคิดจากการวางทรานซิสเตอร์ในแนวราบ มาเป็นการซ้อนทรานซิสเตอร์ในลักษณะสามมิติ ทำให้สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นภายในพื้นที่เท่าเดิม
 

Jay Gambetta ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยของ IBM Research กล่าวว่า เทคโนโลยี Nanostack ไม่ได้เป็นเพียงการทำให้ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลง แต่เป็นการพลิกโฉมวิธีการสร้างชิปใหม่ทั้งหมด เพื่อให้ได้ทั้งพลังประมวลผลและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงกว่าเดิมอย่างมาก

นอกจากการย่อขนาดวงจรประมวลผลแล้ว IBM ยังระบุว่า เทคโนโลยี Nanostack สามารถลดขนาดวงจรหน่วยความจำประเภท SRAM ได้ถึง 40% ซึ่งถือเป็นการพัฒนาที่ก้าวกระโดดเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีชิปรุ่นก่อนของบริษัท

หน่วยความจำ SRAM มีบทบาทสำคัญในชิป AI รุ่นใหม่ของ Nvidia รวมถึงชิปจาก Cerebras Systemsซึ่งปัจจุบันต่างอาศัย TSMC เป็นผู้ผลิต

สำหรับแผนการผลิตเชิงพาณิชย์ IBM คาดว่าเทคโนโลยีดังกล่าวจะพร้อมเข้าสู่การผลิตภายใน 5 ปีข้างหน้าโดยที่ผ่านมา บริษัทเคยให้สิทธิ์การใช้เทคโนโลยีการผลิตชิปแก่ Samsung และ Rapidus ของญี่ปุ่น แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่ได้ประกาศพันธมิตรที่จะรับหน้าที่ผลิตชิปรุ่น 0.7 นาโนเมตรดังกล่าวในระดับอุตสาหกรรม