IBM เปิดตัวเทคโนโลยีชิปต่ำกว่า 1 นาโนเมตร (Sub-1nm) ครั้งแรกของโลก ในงาน VLSI 2026 พร้อมเผยสถาปัตยกรรมทรานซิสเตอร์แบบใหม่ที่มีชื่อว่า NanoStack ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแนวคิดการออกแบบชิปจากการวางทรานซิสเตอร์บนระนาบแบบเดิม มาเป็นการซ้อนทรานซิสเตอร์ในแนวตั้ง เพื่อเพิ่มความหนาแน่นและประสิทธิภาพของชิปให้สูงขึ้น

ตามข้อมูลของ IBM เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถสร้างทรานซิสเตอร์ระดับ 0.7 นาโนเมตร หรือประมาณ 7 อังสตรอม (Å) ได้ โดยชิปขนาดประมาณเล็บมือสามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้เกือบ 100,000 ล้านตัว หรือเกือบสองเท่าของแพลตฟอร์ม 2 นาโนเมตรที่บริษัทเคยเปิดตัวก่อนหน้านี้ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการประมวลผลเพิ่มขึ้นสูงสุด 50% หรือหากทำงานด้วยประสิทธิภาพเท่าเดิม จะสามารถลดการใช้พลังงานได้สูงสุดถึง 70%

เบื้องหลังเทคโนโลยีนี้คือการใช้เทคนิค 3D Sequential Integration หรือการเชื่อมต่อวงจรแบบสามมิติ ร่วมกับกระบวนการ Thin Dielectric Wafer Bonding เพื่อเชื่อมเวเฟอร์ที่มีโครงสร้าง Nanosheet สองแผ่นเข้าด้วยกัน โดยใช้ชั้นฉนวนที่บางมากคั่นกลาง ทำให้ทรานซิสเตอร์จากเวเฟอร์คนละชั้นสามารถถูกประกบและจัดเรียงซ้อนกันในแนวตั้ง จนทำงานร่วมกันเป็นวงจร CMOS เดียวกันได้

พูดง่าย ๆ คือ แทนที่จะวางทรานซิสเตอร์กระจายบนพื้นราบเหมือนชิปแบบเดิม IBM เลือกใช้วิธี “ซ้อนชั้น” ขึ้นไปเหมือนตึกสูง ทำให้พื้นที่เท่าเดิมใส่ทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้น และยังเปิดทางให้แต่ละชั้นสามารถใช้วัสดุหรือโครงสร้างที่ต่างกันได้ เช่น ชั้นหนึ่งเน้นประสิทธิภาพ อีกชั้นเน้นประหยัดพลังงาน โดยไม่จำเป็นต้องออกแบบทุกชั้นให้เหมือนกันทั้งหมด

IBM ระบุว่า การออกแบบในลักษณะนี้ยังเปิดโอกาสให้สามารถใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกันในแต่ละชั้นของทรานซิสเตอร์ เพื่อปรับแต่งสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและการใช้พลังงานได้อย่างอิสระ นอกจากนี้ยังช่วยลดพื้นที่ของหน่วยความจำ SRAM ลงได้ประมาณ 40% ซึ่งเป็นส่วนสำคัญสำหรับงานด้านปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่ต้องการทั้งแบนด์วิดท์สูงและความหน่วงต่ำ

อีกหนึ่งปัจจัยสำคัญคือการใช้เครื่อง High-NA EUV รุ่นใหม่ของ ASML ซึ่งมีความละเอียดสูงกว่าเครื่อง EUV รุ่นปัจจุบัน ทำให้สามารถสร้างลวดลายวงจรที่มีขนาดเล็กระดับต่ำกว่า 1 นาโนเมตรได้แม่นยำยิ่งขึ้น ถือเป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการผลิตชิปในยุคถัดไป

อย่างไรก็ตาม IBM ย้ำว่า เทคโนโลยี 0.7 นาโนเมตรนี้ยังอยู่ในขั้นงานวิจัยและการสาธิตทางวิศวกรรม ยังไม่ใช่กระบวนการผลิตเชิงพาณิชย์ โดยบริษัทมองว่าจะเป็นรากฐานสำคัญของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ในอนาคต และคาดว่าอาจต้องใช้เวลาอีกหลายปีก่อนที่จะถูกนำไปผลิตจริงในวงกว้าง

ที่มา : IBM