Der US-Konzern IBM hat einen Durchbruch in der Halbleitertechnologie erzielt und den weltweit ersten 0,7-Nanometer-Chip vorgestellt. Die neue Architektur könnte das Mooresche Gesetz um weitere zehn Jahre verlängern.
Nanostack-Architektur: 100 Milliarden Transistoren auf Fingernagelgröße
Die entscheidende Innovation steckt im Aufbau: IBM setzt auf eine 3D-Architektur namens „Nanostack“, bei der Transistoren vertikal gestapelt und versetzt angeordnet werden. Das Ergebnis ist beeindruckend: Rund 100 Milliarden Transistoren passen auf einen Chip von der Größe eines Fingernagels – fast doppelt so viele wie noch bei IBMs 2-Nanometer-Technologie aus dem Jahr 2021.
Forscher vergleichen den Ansatz mit einem 100-stöckigen Wolkenkratzer, während Konkurrenzdesigns lediglich 30 bis 50 Etagen erreichen. Durch die geschickte Stapelung vereinfacht IBM die Verdrahtung bei gleichzeitig massiv gesteigerter Komponentenzahl. Die Architektur bringt zudem Verbesserungen beim SRAM-Speicher (40 Prozent Skalierung) und nutzt ultradünne Dielektrikum-Wafer-Bonding sowie Dual-Channel-Engineering.
Leistungssprung: 50 Prozent mehr Power oder 70 Prozent weniger Energie
Die neue Technologie verspricht enorme Fortschritte gegenüber dem aktuellen 2-Nanometer-Standard. Laut IBM Research bietet der 0,7-Nanometer-Knoten entweder eine 50-prozentige Leistungssteigerung oder eine 70-prozentige Reduktion des Energieverbrauchs.
Besonders im Bereich der Künstlichen Intelligenz sehen die Entwickler Potenzial: KI-Beschleuniger könnten mit der neuen Technologie eine Rechenleistung von rund 9.000 Billionen Operationen pro Sekunde (TOPS) erreichen – das Sechsfache heutiger High-End-Hardware mit etwa 1.500 TOPS. Die Architektur ist für den Einsatz in CPUs, GPUs und Mobilprozessoren ausgelegt.
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Produktion frühestens in fünf Jahren
Entwickelt wurde der Chip in IBMs Forschungszentrum in Albany, New York. Zum Entwicklungsökosystem gehören namhafte Partner wie ASML, Lam Research, Tokyo Electron und SCREEN. Zum Einsatz kam die High-NA-EUV-Lithografie, um die feinen Strukturen des 7-Ångström-Knotens zu realisieren.
Der Prototyp ist fertig – doch bis zur kommerziellen Produktion wird es noch dauern. IBM rechnet mit einem Zeitraum von etwa fünf Jahren. Der Konzern hat sich bereits vor Jahren aus der direkten Massenfertigung zurückgezogen und lizenziert seine Halbleiterdesigns an Partner. Aktuell besteht eine Kooperation mit dem japanischen Unternehmen Rapidus für die 2-Nanometer-Fertigung.
Wettbewerb schläft nicht
Während IBM den nächsten Technologiesprung präsentiert, arbeiten die Konkurrenten ebenfalls an kleineren Strukturen. TSMC produziert bereits 2-Nanometer-Chips in Serie und peilt 1,4 Nanometer bis 2028 an. Intel treibt die Risikoproduktion seines 18A-Knotens voran.
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Analysten von TechInsights sehen in IBMs Durchbruch vor allem eine Roadmap für die nächsten 10 bis 15 Jahre, die das Mooresche Gesetz – die Verdopplung der Transistordichte alle zwei Jahre – weiter am Leben halten könnte.
Parallel zur Chip-Neuheit kündigte IBM mit Anderon eine eigene Foundry für Quantencomputing an, die als „Pure-Play“-Dienstleister auftreten soll. Damit erweitert der Konzern sein Portfolio an Spezialhardware weiter.
