IBM Perkenalkan Chip 0,7 Nm Pertama di Dunia, Siap Masuki Era Sub-1 Nanometer

Suara Kalbar – International Business Machines Corporation (IBM) memperkenalkan teknologi chip berukuran 0,7 nanometer (nm) yang diklaim sebagai semikonduktor sub-1 nanometer pertama di dunia. Inovasi tersebut diumumkan dalam ajang VLSI 2026 dan menjadi tonggak baru dalam pengembangan teknologi chip generasi berikutnya.

Pencapaian ini hadir di tengah persaingan industri semikonduktor global. Sejumlah perusahaan besar seperti TSMC, Intel, dan Samsung juga tengah berlomba mengembangkan teknologi chip berukuran low single nanometer sebelum memasuki era sub-nanometer pada akhir dekade ini.

Chip riset terbaru IBM mengusung arsitektur transistor baru bernama NanoStack, yang memungkinkan hampir 100 miliar transistor ditanamkan pada keping silikon berukuran sekitar kuku jari. Jumlah tersebut meningkat signifikan dibandingkan chip uji 2 nm IBM yang diperkenalkan pada 2021, sekaligus melampaui sebagian besar chip tercanggih saat ini yang rata-rata memiliki sekitar 80 miliar transistor.

NanoStack Jadi Kunci Inovasi IBM

Terobosan utama IBM terletak pada arsitektur NanoStack, yakni desain transistor tiga dimensi berbasis nanosheet yang menyusun transistor secara vertikal pada sumbu z.

Berbeda dengan teknologi nanosheet konvensional yang digunakan pada proses fabrikasi 2 nm dan 3 nm, NanoStack menggabungkan dua transistor nanosheet dalam satu struktur bertingkat sehingga masing-masing lapisan dapat dioptimalkan secara terpisah.

Setiap transistor terdiri atas tiga nanosheet dengan ketebalan kurang dari lima nanometer dan lebar sekitar 15 atom silikon. Kedua lapisan kemudian disatukan menggunakan lapisan dielektrik ultratipis yang menjadi salah satu inovasi utama IBM.

Keunggulan lain NanoStack adalah fleksibilitas dalam penggunaan material berbeda pada tiap lapisan transistor. Dengan pendekatan ini, IBM dapat mengombinasikan material saluran, logam, maupun dielektrik tanpa harus mengubah keseluruhan struktur chip.

Menurut IBM, NanoStack dirancang sebagai platform jangka panjang yang dapat digunakan mulai dari node 7 angstrom (0,7 nm), 5 angstrom, 3 angstrom, hingga berpotensi mendekati 1 angstrom pada masa mendatang.

Direktur IBM Research sekaligus IBM Fellow, Jay Gambetta, mengatakan teknologi tersebut bukan sekadar memperkecil ukuran transistor, melainkan juga menghadirkan cara baru dalam merancang chip.

“Ini adalah teknologi chip sub-1 nanometer pertama di dunia dengan arsitektur transistor baru. Kami tidak hanya membuat transistor lebih kecil, tetapi juga menemukan kembali cara chip dibuat agar menghasilkan performa lebih tinggi dengan efisiensi energi yang lebih baik,” ujarnya.

Performa Naik, Konsumsi Daya Turun

Berdasarkan hasil pengujian internal, IBM mengklaim teknologi 0,7 nm mampu meningkatkan performa hingga 50 persen dibandingkan chip 2 nm dengan konsumsi daya yang sama.

Sebaliknya, jika performanya dipertahankan setara, konsumsi energi dapat ditekan hingga 70 persen lebih rendah.

Selain peningkatan performa, IBM juga mencatat kepadatan memori SRAM meningkat sekitar 40 persen dibandingkan teknologi 2 nm. Peningkatan ini dinilai sangat penting untuk mendukung komputasi berbasis kecerdasan buatan (AI) yang membutuhkan akses memori berkecepatan tinggi.

IBM menyebut lonjakan kepadatan SRAM tersebut merupakan salah satu peningkatan terbesar yang berhasil dicapai industri semikonduktor dalam lebih dari satu dekade terakhir.

Telah Lulus Pengujian CMOS

IBM mengungkapkan arsitektur NanoStack telah berhasil divalidasi menggunakan proses manufaktur complementary metal oxide semiconductor (CMOS).

Dalam pengujian laboratorium, perusahaan berhasil mendemonstrasikan proses ikatan dielektrik ultratipis, rekayasa saluran ganda pada transistor bertumpuk, hingga inverter CMOS yang berfungsi sesuai spesifikasi.

Hasil tersebut menunjukkan NanoStack tidak lagi sebatas konsep penelitian, tetapi telah terbukti dapat diproduksi secara fisik dan menjalankan proses komputasi.

Didukung Teknologi High-NA EUV

Pengembangan chip 0,7 nm ini memanfaatkan teknologi litografi terbaru High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (High-NA EUV).

Melalui pusat riset Albany NanoTech di New York, IBM bekerja sama dengan sejumlah perusahaan semikonduktor dunia, seperti ASML, Lam Research, Tokyo Electron, dan Screen, untuk mengembangkan teknologi litografi serta material fabrikasi generasi berikutnya.

IBM juga tengah mengembangkan material metal-oxide resist terbaru yang dirancang khusus untuk mendukung proses produksi chip pada ukuran angstrom.

Menjawab Tantangan Hukum Moore

Selama puluhan tahun, perkembangan industri chip mengikuti Hukum Moore yang menyatakan jumlah transistor dalam sebuah chip akan berlipat ganda setiap dua tahun.

Namun ketika kepadatan transistor telah mencapai puluhan miliar, pendekatan tersebut semakin sulit dipertahankan.

Karena itu, banyak perusahaan mulai beralih ke desain tiga dimensi. IBM menilai NanoStack menjadi salah satu pendekatan paling ambisius karena tidak hanya memperkecil ukuran transistor, tetapi juga menyusunnya secara vertikal sehingga kepadatan chip meningkat secara signifikan.

Profesor Ilmu Komputer University of Surrey, Alan Woodward, menggambarkan pendekatan IBM seperti membangun gedung pencakar langit dibandingkan memperluas kawasan permukiman.

Meski demikian, ia mengingatkan bahwa teknologi tiga dimensi tetap menghadapi tantangan besar, terutama dalam pengelolaan panas dan menjaga stabilitas transistor pada jarak antarlapisan yang sangat rapat.

Berpotensi Mendukung AI Generasi Berikutnya

IBM meyakini NanoStack akan menjadi fondasi penting bagi perkembangan komputasi AI dan pusat data masa depan yang membutuhkan performa tinggi dengan konsumsi daya lebih efisien.

Wakil Presiden Riset dan Pengembangan Teknologi Silikon IBM, Huiming Bu, mengatakan efisiensi energi kini menjadi faktor utama dalam pengembangan chip AI.

“Semua orang menginginkan performa lebih tinggi, tetapi tidak ada yang ingin membayar tagihan listrik yang lebih besar,” katanya.

Selain mendukung CPU dan GPU, NanoStack juga dirancang untuk berbagai jenis chip lain, termasuk system-on-chip (SoC) perangkat seluler serta memori SRAM.

Meski hasil riset menunjukkan perkembangan yang menjanjikan, teknologi chip 0,7 nanometer masih berada pada tahap penelitian. IBM memperkirakan teknologi NanoStack berpotensi memasuki produksi komersial dalam waktu sekitar lima tahun, setelah proses pengembangan dan transfer teknologi ke industri manufaktur selesai dilakukan.

Sumber: Beritasatu.com