IBM, yapay zeka veri merkezleri için geliştirdiği ve "dünyanın ilk 1 nanometrenin altındaki çip teknolojisi" olarak adlandırdığı yeni mimarisiyle dikkat çekiyor. Bu yenilikçi teknoloji sayesinde, bir insan tırnağı büyüklüğündeki bir çipe yaklaşık 100 milyar transistör sığdırılabiliyor. Bu da şirketin önceki nesil çip teknolojisine kıyasla iki katına yakın bir transistör yoğunluğu anlamına geliyor.
IBM Araştırma Direktörü Jay Gambetta, bu gelişmenin "sadece adımsal bir adım değil, anlamlı bir sıçrama" olduğunu belirtti. Gambetta, yeni çip teknolojisinin, "enerji tüketiminde orantılı bir artış olmadan bilgi işlem gücünün önemli ölçüde arttığı bir geleceğe işaret ettiğini" söyledi.
IBM'in "dünyanın ilk 1 nanometrenin altındaki çip teknolojisi" iddiasını biraz daha açmak gerekirse; çeşitli fiziksel sınırlamalar nedeniyle 1 nanometreden daha küçük transistörlere ve diğer bileşenlere sahip, güvenilir bir şekilde işlevsel çip üretmek pratikte mümkün değil. Bu nedenle IBM, yeni "nanostack" mimarisinin, teorik olarak 1 nanometrenin altındaki fiziksel özelliklere sahip bir çipin vereceği işlem gücü iyileştirmelerini sunabildiğini iddia ediyor.
Spesifik olarak, IBM yeni çip teknolojisinin 0.7 nanometre (nm) düğümünde inşa edildiğini belirtiyor. Bu düğüm, 1 nanometrenin 10 angstrom (Å) olduğu gerçeğinden yola çıkarak "7 angstrom düğümü" olarak adlandırılmış.
Ancak burada önemli bir noktayı vurgulamak gerekiyor: Bu tür düğüm sayıları, IBM'in çip üzerindeki fiziksel özelliklerinin gerçek boyutlarıyla doğrudan ilgili değil. 1970'ler ve 1980'lerde geliştirilen eski nesil çiplerde, teknoloji adındaki düğüm numarası, çip teknolojisinin düğüm veya işlem adının ismindeki boyutlarla eşleşiyordu (örneğin, 180 nanometre düğümde üretilen çipler). Ancak bu durum, onlarca yıldır, özellikle de 3 nanometre veya 2 nanometre işlemle yapılan en yeni çip nesilleri için geçerli değil.
Modern çip tasarımcılarının karşılaştığı fiziksel ölçeklendirme sınırlarını aşmak için IBM'in yeni nanostack mimarisi, transistörleri dikey olarak üst üste yığarak ve kaydırılmış bir düzen kullanılarak aynı çip alanına daha fazla transistör yerleştiriyor. Nanostack mimarisi, şirketin daha önce geliştirdiği ve 2 nanometre çip düğümünün önünü açan nanosheet transistörleri üzerine inşa edilmiş durumda.
IBM'in nanostack mimarisinin temel birimi, birbirine yığılıp bağlanmış iki transistörden oluşuyor. Her transistör, her biri 5 nanometre kalınlığında, yani yaklaşık 15 sıra silikon atomuna eşdeğer üç nanosheet'ten meydana geliyor. Her nanosheet arasında yaklaşık 9 nanometrelik bir mesafe bulunuyor.
Yapay Zeka Dönemi İçin Performans Kazançları
Şirketin yayınladığı teknik raporlardaki projeksiyonlara göre, nanostack mimarisi, IBM'in önceki nesil 2 nanometre düğüm çiplerine kıyasla %50 daha yüksek işlem performansı veya %70 daha fazla enerji verimliliği sağlayabilir. Şirket, nanostack transistör mimarisini Kyoto, Japonya'da düzenlenen 2025 IEEE VLSI Teknoloji ve Devre Sempozyumu'nda tanıttı.
IBM araştırmacıları ayrıca, nanostack mimarisinin, VLSI 2026 sempozyumu sırasında statik rastgele erişimli bellek (SRAM) için %40 ölçeklendirme iyileştirmesi sağlayabildiğini gösterdi. SRAM, birçok yapay zeka uygulaması için kritik öneme sahip, hızlı ancak enerji yoğun okuma ve yazma işlemleri sağlıyor.
Bellek iyileştirmesi, çipin SRAM bit hücreleri için kaydırılmış kanal tasarımı sayesinde mümkün oluyor. Bu tasarım, bellek depolama birimlerinin genel yüksekliğini %40 oranında azaltarak aynı çip alanına daha fazla SRAM sıkıştırılmasına olanak tanıyor.
Bu durum, özellikle yapay zeka iş yüklerini desteklemek isteyen çip tasarımcıları için memnuniyet verici bir gelişme olacaktır. Zira SRAM ölçeklendirmesi, son nesil çip teknolojilerinde önemli ölçüde düşüş göstermişti. Örneğin, Gambetta'nın açıkladığına göre, 3 nanometre çip nesli ile 2 nanometre çip nesli arasında SRAM ölçeklendirmesinde sadece birkaç puanlık bir iyileşme kaydedilmişti.
Gambetta, "%40'lık bu başarı, nihayetinde daha yüksek bant genişliği ve yüksek verimlilik gerektiren yapay zeka iş akışlarında endüstriyelleşecektir" dedi.
1 Nanometrenin Altındaki Düğümlerin Yol Haritası
Çip teknolojisi araştırması yapan bir şirket olarak IBM, yapay zeka veri merkezlerinde veya tüketici cihazlarında yer alacak ticari çipler üretmiyor. Bunun yerine IBM, önceki nesil 2 nanometre düğüm çiplerinin seri üretimi için Japonya'daki Rapidus gibi yarı iletken şirketlerle ortaklık kurdu. Ayrıca, Güney Kore'deki Samsung ile başka bir ortaklık aracılığıyla ilgili teknolojiyi ticarileştiriyor.
Diğer şirketler de doğrudan bir işbirliği olmaksızın IBM'in öncü çalışmalarını takip etti. Örneğin, Tayvan'ın TSMC'si, kendi özel 2 nanometre düğüm teknolojisi için bağımsız olarak nanosheet transistörleri geliştirdi.
IBM Semiconductors Küresel Ar-Ge ve IBM Araştırma Başkan Yardımcısı Huiming Bu, basın brifinginde yaptığı açıklamada, "Nanosheet, bir sonraki nesil transistör ölçeklendirmesinin temeli haline geldi. Bugün nanosheet, tüm önde gelen üreticiler tarafından 3 nanometre çiplerin çoğunda ve tüm 2 nanometre çiplerde benimseniyor" dedi.
IBM, en yeni 1 nanometrenin altındaki düğüm teknolojisini ticarileştirmek için ortaklık kurabileceği belirli şirketlerin isimlerini vermekten kaçındı. Ancak Bu, en yeni nanostack mimarisini içeren 1 nanometrenin altındaki düğümde üretilen ticari çiplerin en erken beş yıl içinde, en geç ise bir on yıl içinde üretime başlayabileceğini öngörüyor.
Bu, "Bu, CPU'lar veya GPU'lar olsun, önde gelen üreticilerde nanosheet'in yerini alacak. Bir on yıl içinde, icat ettiğimiz ve endüstrinin dönüşümüne yardımcı olduğumuz başka bir ana akım haline gelecek" diye ekledi.
