ไอบีเอ็ม ประกาศถึงความก้าวหน้าล่าสุดด้านเซมิคอนดักเตอร์ กับความสำเร็จในการพัฒนาชิปขนาด 2 นาโนเมตร (nm) ตัวแรกของโลก เซมิคอนดักเตอร์มีบทบาทสำคัญในเกือบทุกเทคโนโลยีที่เราใช้อยู่ทุกวันนี้ ตั้งแต่โทรศัพท์มือถือ รถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้า ไปจนถึงระบบขนส่ง และระบบโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญๆ

ที่ผ่านมา ความต้องการชิปที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นและใช้พลังงานอย่างคุ้มค่ามากขึ้น ยังคงทวีขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะในยุคของไฮบริดคลาวด์ เอไอ และอินเตอร์เน็ตอ็อฟธิงส์ในปัจจุบัน ชิปขนาด 2 นาโนเมตรของไอบีเอ็มนี้ถือเป็นความก้าวล้ำสำคัญของวงการเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งจะช่วยตอบโจทย์ความต้องการชิปที่เพิ่มสูงขึ้น ภายใต้ประสิทธิภาพที่คาดว่าจะสูงขึ้น 45% และใช้พลังงานน้อยลง 75% เมื่อเทียบกับชิปขนาด 7 นาโนเมตรในปัจจุบัน [1]

ชิป 2 นาโนเมตรจะนำสู่คุณประโยชน์หลักๆ อาทิ

• ช่วยเพิ่มอายุแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือสี่เท่า ทำให้ผู้ใช้สามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือทุกๆ 4 วัน ^[2] แทนที่จะต้องชาร์จทุกวัน

• ลดปริมาณคาร์บอนฟุตพรินต์ลงอย่างก้าวกระโดด ทุกวันนี้ดาต้าเซ็นเตอร์ต่างๆ ใช้พลังงานคิดเป็น 1% ของการใช้พลังงานทั่วโลก ^[3] ดังนั้นการเปลี่ยนเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดให้เป็นระบบประมวลผล 2 นาโนเมตร จะช่วยลดปริมาณการใช้พลังงานได้อย่างมหาศาล

• เร่งสปีดฟังก์ชั่นต่างๆ บนแลปท็อป นับตั้งแต่ระบบประมวลผลที่เร็วขึ้น ระบบช่วยแปลภาษาที่เร็วขึ้น รวมถึงการเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ตที่เร็วขึ้น

• เพิ่มความสามารถในการตรวจจับวัตถุให้รวดเร็วขึ้น เพิ่มความเร็วในการตอบสนองของยานพาหนะไร้คนขับอย่างรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง

"นวัตกรรมของไอบีเอ็มที่อยู่ในชิป 2 นาโนเมตรตัวใหม่นี้ มีความสำคัญยิ่งยวดต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และไอที” แดริโอ จิล รองประธานอาวุโสและผู้อำนวยการศูนย์วิจัยไอบีเอ็ม กล่าว "ชิปนี้เป็นผลมาจากความมุ่งมั่นของไอบีเอ็มในการต่อกรกับความท้าทายด้านเทคโนโลยี รวมถึงการจับมือร่วมกันลงทุนและสร้างสรรค์นวัตกรรมก้าวล้ำอย่างยั่งยืนที่กลุ่มอีโคซิสเต็มด้านการวิจัยและพัฒนาได้แสดงให้เราเห็นเป็นตัวอย่าง"

ศูนย์วิจัยไอบีเอ็ม แถวหน้าแห่งนวัตกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ความก้าวล้ำล่าสุดนี้ถือเป็นผลผลิตจากการเป็นผู้นำนวัตกรรมเซมิคอนดักเตอร์ของไอบีเอ็มมาอย่างยาวนานหลายทศวรรษ โดยมีห้องปฏิบัติการวิจัยอัลบานี นิวยอร์ค เป็นกำลังหลักในการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ และเป็นที่ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ของไอบีเอ็มทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับพันธมิตรภาครัฐและเอกชน เพื่อทะลายขีดจำกัดของนวัตกรรม logic scaling และเซมิคอนดักเตอร์

การจับมือร่วมกันพัฒนานวัตกรรมในรูปแบบดังกล่าว ทำให้ห้องปฏิบัติการวิจัยอัลบานีของไอบีเอ็มกลายเป็นอิโคซิสเต็มชั้นนำของโลกสำหรับการวิจัยเซมิคอนดักเตอร์ และไปป์ไลน์สำคัญของเส้นทางการสร้างนวัตกรรม ที่ช่วยตอบโจทย์ความต้องการด้านการผลิตและเร่งการเติบโตของอุตสาหกรรมชิปทั่วโลก

เส้นทางความก้าวล้ำในการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ที่ผ่านมาของไอบีเอ็ม ยังรวมถึงการนำเทคโนโลยีประมวลผล 7 นาโนเมตรและ 5 นาโนเมตรมาใช้เป็นครั้งแรก, การพัฒนาเทคโนโลยี DRAM แบบเซลล์เดี่ยว, กฎ Dennard Scaling Laws, สารไวแสงที่ได้รับการขยายทางเคมีให้ทนทานต่อการกัดกร่อน, การเดินสายเชื่อมต่อระหว่างทองแดง, ซิลิคอนบนเทคโนโลยีฉนวน, ไมโครโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์, ประตู High-k ไดอิเล็กทริก, DRAM แบบฝังในตัว และการซ้อนชิป 3D เป็นต้น โดยเทคโนโลยีที่ไอบีเอ็มได้มีการเปิดให้ใช้เชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรก อาทิ ชิป 7 นาโนเมตร ที่จะเริ่มนำมาใช้ในปีนี้บนระบบ IBM Power บนพื้นฐานของ IBM POWER10

ห้าหมื่นล้านทรานซิสเตอร์บนชิปขนาดเท่าเล็บมือ  

การเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ต่อชิปจะทำให้ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลง แต่เร็วขึ้น เสถียรขึ้น และมีประสิทธิภาพมากขึ้น การออกแบบชิป 2 นาโนเมตรแสดงให้เห็นความก้าวล้ำด้านการพัฒนาประสิทธิภาพของเซมิคอนดักเตอร์โดยใช้เทคโนโลยีนาโนชีทของศูนย์วิจัยไอบีเอ็ม ซึ่งช่วยให้สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ห้าหมื่นล้านตัวลงบนชิปที่มีขนาดเล็กเพียงเท่าเล็บมือ ด้วยรูปแบบสถาปัตยกรรมที่ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรก และในเวลาเพียงไม่ถึงสี่ปีนับจากที่ไอบีเอ็มได้มีการประกาศไมล์สโตนในการพัฒนาชิป 5 นาโนเมตรออกมา

การมีจำนวนทรานซิสเตอร์บนชิปมากขึ้น ยังหมายถึงการที่นักออกแบบระบบประมวลผลจะมีตัวเลือกในการผนวกความสามารถของนวัตกรรมระดับ core-level ต่างๆ มากขึ้น เพื่อเพิ่มความสามารถให้กับเวิร์คโหลดอย่างเอไอ คลาวด์คอมพิวติ้ง รวมถึงเทคโนโลยีซิเคียวริตี้และการเข้ารหัสที่บังคับใช้บนฮาร์ดแวร์ โดยไอบีเอ็มได้เริ่มผสานความสามารถใหม่นี้เข้ากับระบบอย่าง IBM POWER10 และ IBM z15 แล้ว