IBM giới thiệu công nghệ chip 0.7nm đầu tiên trên thế giới

Đây là công nghệ chip 0.7nm đầu tiên trên thế giới. Được hỗ trợ bởi kiến trúc nanostack mới của IBM, cấu trúc này sẽ mở đường cho các thế hệ chip mạnh hơn và hiệu quả hơn trong nhiều năm tới. Đây là kiến trúc được thiết kế để tăng tốc kỷ nguyên Angstrom.

Khi nhìn lại một thế kỷ đột phá trong lĩnh vực điện toán, ta có thể thấy một hành trình gần như mang tính “giả kim thuật”. Con người đã học cách bắn điện vào cát để biến nó thành phép toán. Qua nhiều thập kỷ, chúng ta tinh chế silicon từ cát và biến nó thành transistor. Từ đó đến nay, những chiếc máy tính được tạo ra từ chúng đã thay đổi toàn bộ mọi khía cạnh của cuộc sống hiện đại. Rất nhiều hoạt động hàng ngày của chúng ta được vận hành bởi những thiết bị silicon cực nhỏ này, và chúng ta đã không ngừng thu nhỏ chúng. Transistor đầu tiên có thể nằm gọn trong lòng bàn tay, còn nay một chiếc điện thoại trong túi có thể chứa hàng chục tỷ transistor chỉ trong bộ xử lý trung tâm.

Nhưng khi các đột phá tiếp tục diễn ra, nhu cầu về sức mạnh tính toán cũng tăng theo. AI và điện toán lượng tử đang phát triển với tốc độ rất nhanh, buộc chúng ta phải đặt ra những câu hỏi mới về chính các thiết bị mà chúng ta đang sử dụng.

Đó là lý do hôm nay IBM công bố công nghệ chip nhỏ nhất và mạnh nhất thế giới một lần nữa. Đây là thế hệ chip node dưới 1 nanomet đầu tiên, được thiết kế với kích thước transistor chỉ 0.7 nanomet, tương đương 7 angstrom. Điều này khiến chúng trở thành những transistor nhỏ nhất từng được tạo ra với khoảng cách đáng kể so với các công nghệ trước đó. IBM đạt được thành tựu này nhờ những đột phá quan trọng trong wafer bonding, thu nhỏ SRAM và cải tiến vật liệu kênh dẫn.

Để hình dung quy mô cực nhỏ này, một tế bào hồng cầu của con người rộng khoảng 7.000 nanomet, tức lớn hơn khoảng 10.000 lần so với các node mới này. Trong một chip 7 angstrom có kích thước bằng móng tay, có thể chứa khoảng 100 tỷ transistor. Đây là lần đầu tiên trong lịch sử loài người có thể nhồi nhét số lượng transistor lớn như vậy vào một không gian nhỏ đến thế.

Những chip 7 angstrom mới này hiệu quả hơn 70% hoặc mạnh hơn 50% so với chip node 2 nanomet mà IBM từng giới thiệu vào năm 2021. Trước đó, đây vẫn là công nghệ tiến trình nhỏ nhất thế giới.

Với mức tăng hiệu năng như vậy, tiềm năng của thiết bị 7 angstrom là rất lớn, đặc biệt trong lĩnh vực AI. Các bộ tăng tốc AI hiện nay có thể đạt khoảng 1.500 TOPS (nghìn tỷ phép toán mỗi giây), và các nhà nghiên cứu IBM ước tính chip 7 angstrom có thể đạt gấp khoảng 6 lần, tương đương 9.000 TOPS. Điều này đồng nghĩa với việc nếu dùng công nghệ này để huấn luyện các mô hình ngôn ngữ lớn hiện nay, thời gian huấn luyện có thể giảm từ khoảng 3 tháng xuống còn vài tuần.

Tuy nhiên, đây mới chỉ là những đột phá dựa trên công nghệ hiện tại. Chip 7 angstrom có thể mở ra những ứng dụng hoàn toàn mới mà chúng ta chưa thể hình dung, từ các hệ thống tự động thông minh hơn đến các thiết bị giám sát có thể hoạt động lâu hơn nhiều lần mà không cần sạc.

Nanostack: Kiến trúc mới cho thế hệ chip tương lai

Bước đột phá 7 angstrom đến từ quá trình nghiên cứu dài hạn của IBM. Từ năm 2015, IBM Research đã giới thiệu kiến trúc nanosheet, nền tảng cho các thế hệ chip 3nm và 2nm sau này.

Tuy nhiên, thay vì chỉ tiếp tục thu nhỏ theo hai chiều truyền thống (x và y), IBM đặt câu hỏi: điều gì xảy ra nếu mở rộng theo chiều thứ ba?

Ý tưởng này dẫn đến kiến trúc nanostack - công nghệ cho phép xây dựng transistor theo chiều dọc (trục z), tạo ra cấu trúc 3D thực sự. Đây là nền tảng của bước nhảy 7 angstrom và có thể định hình một thập kỷ đổi mới tiếp theo trong ngành bán dẫn.

Đột phá này đến từ nhiều hướng: kỹ thuật wafer bonding điện môi mỏng giúp liên kết hai lớp wafer với độ chính xác cao và ít lỗi; thiết kế transistor xếp chồng cho phép sử dụng vật liệu kênh dẫn khác nhau tối ưu hóa hiệu năng; cải tiến cấu trúc FET giúp NFET và PFET hoạt động độc lập; và đặc biệt là việc mở rộng SRAM thêm khoảng 40%, giải quyết một trong những nút thắt lớn nhất của AI hiện nay là truy cập bộ nhớ trên chip.

Kiến trúc nanostack không chỉ dừng lại ở thế hệ 7 angstrom, mà còn được xem là nền tảng cho các thế hệ chip tiếp theo, mở ra khả năng tiếp tục thu nhỏ và tăng mật độ transistor trong tương lai.

Đây là một bước tiến quan trọng trong hành trình tiến vào kỷ nguyên Angstrom, nơi ranh giới của điện toán tiếp tục được đẩy xa hơn nữa, mở ra những khả năng mà hiện tại vẫn còn nằm ngoài tưởng tượng.

IBM unveils the world’s first 0.7nm chip: a new signal for the future of computing

IBM has introduced the world’s first 0.7nm chip technology, built on its new nanostack architecture. This marks another important milestone in semiconductor scaling, but more importantly, it signals a potential shift in how the industry approaches physical limits of silicon.

For decades, progress in semiconductors has largely been driven by shrinking process nodes. However, as we move closer to atomic-scale dimensions, the challenge is no longer just about making transistors smaller. It is increasingly about rethinking how compute itself is structured.

With nanostack, IBM is exploring a new direction: instead of relying only on traditional 2D scaling, it introduces a vertical (z-axis) architecture to increase transistor density and improve system efficiency within the same footprint.

According to IBM, the 0.7nm (7 angstrom) design delivers significant gains in both performance and energy efficiency compared to its previous 2nm generation. Improvements in SRAM density also directly address one of the key bottlenecks in modern computing: on-chip memory access.

From a system perspective, this is not just a process node advancement. It reflects a broader shift in how performance is defined in the AI era.

As AI, HPC, and data-intensive workloads continue to scale, the constraints are no longer defined only by compute power. Memory architecture, interconnect efficiency, and system-level design are becoming equally critical.

IBM’s announcement may not immediately reshape the market, but it is a clear signal of where the industry is heading: from transistor scaling → to architectural reinvention of computing.