打破物理极限!IBM出全球首款0.7纳米芯片技术,半导体进埃米时代

IBM最近发布的全球首款亚1纳米芯片技术,采用0.7纳米(7埃)晶体管节点,直接触及原子级别缩放。指甲盖大小的地方能塞下近1000亿个晶体管,密度达到2021年2纳米芯片的两倍。

传统芯片在平面上摊开晶体管,这次IBM换了个玩法,把芯片从平面变成立体结构,垂直堆叠还交错排列,相当于把土地利用率翻倍。

每层堆叠还能换不同材料,每个晶体管的性能和功耗都能单独优化。IBM研究院院长Jay Gambetta说,他们不只是缩小晶体管,而是从根本上重新定义芯片的构建方式。

传统平面架构早就碰到物理瓶颈,再往下缩就到原子级别,电子会乱窜,出现量子隧穿效应。但这次的三维纳米堆叠直接绕开了这个问题,把半导体行业推进到埃米级缩放的新时代。

三维堆叠

这个叫纳米堆叠的架构是业界第一个三维纳米片堆叠设计。

现在最前沿的纳米片技术本就是IBM发明的,这次他们在自己基础上再升级,把晶体管垂直堆起来交错排列,单位面积里能塞更多晶体管。

IBM已经用超薄介电键合在CMOS集成里做了实验验证,展示了双通道工程能力,还让CMOS反相器正常工作了。

这意味着技术可以实际造出来,不是画大饼。在VLSI 2026大会上他们提到,这个架构能让SRAM面积缩小40%,既能提升能效,又能满足AI工作负载需要的高带宽数据需求。

AI大模型训练时需要处理海量数据,带宽不够就会卡。

SRAM面积小了,数据存取更快,AI训练速度自然上去。能效高了,服务器机房的电费也能省下一大笔。

性能炸裂

和2纳米芯片比,这个0.7纳米新芯片最高能提升50%的性能,或者最多节省70%的能效。注意是或者,你可以选择要更快的速度,或者更省电,按需调整。

对生成式AI来说,跑ChatGPT这样的大模型,以前训练一次可能几天,现在一天半就能搞定。

同样的训练时间,电费能省七成,成本降得不是一星半点。对云基础设施来说,服务器算力更强功耗更低,数据中心不用扩大太多就能支撑更多用户需求。

手机用了这个芯片,续航可能直接翻倍,运行大型游戏时帧率更高发热更少。

IBM的0.7纳米技术是实打实的原子级缩放,7埃已经接近单个原子的大小,说明他们真的在物理层面突破了限制。

量产在路上

IBM说纳米堆叠技术最早5年内就能进入量产阶段,能支撑至少十年持续缩放路线图。

他们的半导体研发基地在纽约州奥尔巴尼市,马上要引入ASML的High NA EUV光刻设备,这是未来芯片缩放的核心工具。IBM已经和Lam Research、Tokyo Electron这些行业巨头合作开发High NA EUV工艺设备,甚至已做出能运行的器件。

IBM还宣布成立全球首家纯量子晶圆代工厂Anderon,作为独立子公司运营。一边在传统芯片上突破到0.7纳米,一边布局量子代工,这是要把未来计算的两条路都占了。

行业拐点

传统制程碰到物理瓶颈,很多人担心摩尔定律失效。

这次三维纳米堆叠技术给行业提供了一条新路径,不用再死磕平面缩放,转向三维空间要效率。美股盘前IBM涨超6%,就是市场对这个突破的直接认可。

对整个半导体行业来说,这个突破来得正是时候,给其他芯片厂商提供了新方向,整个行业的性能提升又能迎来一波高潮。

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更新时间:2026-06-29

标签:科技   半导体   纳米   芯片   物理   极限   时代   全球   技术   晶体管   缩放   行业   原子   量子   平面   性能

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