شرکت IBM موفق به تولید نخستین تراشه 2 نانومتری در جهان شد

در میان اسامی شرکت‌های تولیدکننده قطعات موردنیاز اسمارت‌فون‌ها نام شرکت IBM احتمالا به ذهن متبادر نخواهد شد. با این‌حال این کمپانی بزرگ و البته باسابقه امروز اعلام کرد که با استفاده از معماری دستگاه نانوشیت (Gate-All-Around (GAA موفق به ساخت ترانزیستور برای فرآیند 2 نانومتری شده است. چنین دستاوردی به IBM امکان خواهد داد تا تعداد 50 میلیارد ترانزیستور را درون فضایی به اندازه ناخن یک انگشت مستقر نماید.

تراشه‌های پیشرفته کنونی نظیر A14 Bionic اپل و اسنپ‌دراگون 888 کوالکام از فرآیند تولید 5 نانومتری استفاده می‌کنند. به‌عنوان مثال تراشه A14 Bionic مجهز به 134.09 میلیون ترانزیستور در هر میلی‌متر مربع است؛ در حالی‌که تراشه A13 Bionic از 89.97 میلیون ترانزیستور در هر میلی‌متر مربع بهره می‌گیرد. تعداد کل ترانزیستورهای به‌کارگیری شده در تراشه A14 برابر با 11.8 میلیارد عدد و در تراشه A13 معادل 8.5 میلیارد عدد است.

IBM از نخستین تراشه 2 نانومتری جهان رونمایی می‌کند

افزایش تعداد ترانزیستورهای به‌کارگیری شده در هر میلی‌متر مربع فضا به‌معنای افزایش توان پردازشی و بهره‌وری انرژی در تراشه خواهد بود. تراشه‌های A11 Bionic و اسنپ‌دراگون 865 با استفاده از فرآیند 7 نانومتری تولید شدند. شرکت IBM ادعا می‌کند که استفاده از فرآیند 2 نانومتری موجب می‌شود تا با وجود توان مصرفی مشابه میزان کارآیی تراشه نسبت به نمونه‌های 7 نانومتری 45 درصد افزایش پیدا کند. در واقع تراشه‌های 2 نانومتری با توان مشابه مدل‌های 7 نانومتری 75 درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی خواهند کرد.

IBM در راستای کمک به استقرار میلیون‌ها عدد ترانزیستور درون تراشه از لیتوگرافی ماوراءبنفش بی‌نهایت (Extreme Ultraviolet) استفاده می‌کند. خطوط تولید شده در این روش از نور مرئی نیز کوچکتر خواهند بود. این خطوط قادر به ترسیم الگوهایی هستند که برای ساخت مدارها به‌کار گرفته می‌شوند. بعلاوه IBM معماری FinFET را با GAA جایگزین کرده است. به گفته کمپانی استقرار 4 گیت روی هر ترانزیستور امکان گذردهی فوق‌العاده سیگنال‌های الکتریکی از میان آن و بین سایر تراتزیستورهای تعبیه شده روی تراشه را فراهم می‌کند.

تراشه‌های جدید با استفاده از ویفرهایی مشابه نمونه به‌کارگیری شده برای تراشه‌های 5 نانومتری تولید می‌شوند

IBM ادعا می‌کند که استفاده از تراشه 2 نانومتری در اسمارت‌فون‌ها پیامدهای شگفت‌انگیزی را برای شارژدهی باتری آن‌ها به‌دنبال خواهد داشت. به گفته کمپانی استفاده از پردازنده‌های 2 نانومتری درون گوشی‌های موبایل احتمالا به افزایش 4 برابری مدت شارژدهی باتری نسبت به هندست‌های دارای پردازنده 7 نانومتری نظیر آی‌فون 11، سامسونگ گلکسی S10 و گوگل پیکسل 5 منجر خواهد شد. این پدیده بدان معناست که در صورت استفاده متوسط از گوشی، باتری آن تنها هر 4 روز یکبار نیاز به شارژ کردن خواهد داشت.

موسسه IBM Research خطاب به افرادی که در رابطه با پایان دوران حیات قانون مور (این قانون بر پایه مشاهدات گوردون مور؛ بنیان‌گذار شرکت اینتل مطرح شد و بر اساس آن تعداد ترانزیستورهای موجود در تراشه‌ها هر 2 سال یکبار 2 برابر می‌شود) کنجکاو هستند؛ اعلام کرد که کماکان به روند تحقیقات خود برای کاهش مقیاس فرآیند تولید به 1 نانومتر و فراتر از آن ادامه خواهد داد. IBM خاطرنشان می‌کند که تا موعد تولید دستگاه‌هایی با استفاده از فرآیند 2 نانومتری این شرکت کماکان چند سال زمان باقی مانده است و این کمپانی امسال از نخستین پردازنده 7 نانومتری تجاری خود رونمایی خواهد کرد. بر اساس پیش‌بینی‌ها در سال آینده کمپانی‌های TSMC و Samsung Foundry تولید انبوه تراشه با استفاده از فرآیند 3 نانومتری را آغاز خواهند کرد.

تولید نخستین تراشه 2 نانومتری جهان توسط IBM واقعیتی است که به تقویت جایگاه ایالات‌متحده در صنعت تولید تراشه کمک زیادی می‌کند. سال گذشته کمپانی TSMC؛ بزرگترین تولیدکننده نیمه‌هادی در جهان از تصمیم خود برای ساخت یک کارخانه 12 میلیارد دلاری در ایالت آریزونا خبر داد. اکنون یک گزارش جدید نشان می‌دهد که ایالات‌متحده خواهان احداث 5 کارخانه دیگر (مجموعا 6 کارخانه) در خاک این کشور است.

ایالات‌متحده برای خروج تولید تراشه از قاره آسیا تلاش می‌کند؛ بدین‌ترتیب تولیدکنندگان جهانی دیگر بابت روابط چین با سایر کشورها نگرانی خاصی نخواهند داشت. کارشناسان نگران هستند که چین در صورت مواجهه با کمبود شدید تراشه به تایوان حمله کرده و کنترل TSMC را در دست بگیرد. این پدیده امنیت شرکت اپل به‌عنوان بزرگترین مشتری TSMC را تهدید خواهد کرد.

دفتر مرکزی IBM در ایالات‌متحده مستقر شده است؛ اما ویفر 300 میلی‌متری (11.81 اینچی) برای تراشه‌های 2 نانومتری در مرکز تحقیقات نیمه‌هادی IBM واقع در آلبانی؛ مرکز ایالت نیویورک تولید شده است. کمپانی خاطرنشان کرد: “برتری ما در زمینه تولید ترانزیستور نانوشیت برای تراشه‌های 2 نانومتری به منزله تائید چندین نقطه عطف کوچکتر است که امکان عملی شدن آن‌ها پیش‌تر برای ما ثابت شده است. این دستاورد نتیجه تلاش‌های سرسختانه و همکاری متقابل تیم‌های داخلی IBM متشکل از متخصصان مواد اولیه، لیتوگرافی، یکپارچه‌سازی، شاخص‌سازی و فعالیت‌های مدلینگ روی پروژه است.”