كشفت شركة IBM عن اختراق كبير في مجال أشباه الموصلات من خلال تقديم أول تقنية لتصنيع شرائح إلكترونية أصغر من 1 نانومتر في العالم، والتي تتميز بمعمارية للترانزستور عند دقة تصنيع تبلغ 0.7 نانومتر، أو 7 أنجستروم Angstrom.

هذه التقنية يمكن أن تضع 100 مليار ترانزستور على شريحة بحجم ظفر الإنسان، وهو ما يقرب من ضعف كثافة شريحة 2 نانومتر التي كشفت عنها الشركة في عام 2021. وهذا يوفر أداء أعلى بنسبة تصل إلى 50%، أو كفاءة في استهلاك الطاقة أكبر بنسبة 70% مقارنة برقائق 2 نانومتر من IBM مما سيعزز من قدرات الحوسبة لتطبيقات تتراوح بين الذكاء الاصطناعي التوليدي والبنية التحتية السحابية وصولاً إلى الأجهزة الإلكترونية من الجيل التالي.

ولتحقيق ذلك، قامت الشركة بسلسلة من الابتكارات الأساسية أبرزها معمارية نانوستاك Nanostack ثلاثية الأبعاد التي تقوم بتكديس الترانزستورات فوق بعضها مباشرة، أي تضع الأقطاب على بعضها مما يمكن من زيادة عددها في نفس المساحة والحجم. تخيل الأمر كأنك تبني بناية؛ عوضاً عن وضع طوابق مصنعة مسبقاً فوق بعضها كما في التقنيات الحالية، تقوم بوضع الغرف فوق بعضها بحيث تكون متصلة مباشرة عمودياً، ويمكن للتيار أن يمر صعوداً وهبوطاً بشكل مباشر.

ويمثل هذا الإنجاز لحظة تاريخية لصناعة تواجه الحدود الفيزيائية لتصغير الرقائق التقليدية. من خلال معمارية نانوستاك Nanostack الجديدة، لا تصنع الشركة ترانزستورات أصغر حجماً فحسب، بل تعيد ابتكار طريقة بناء الرقائق لتقديم قوة وكفاءة في استهلاك الطاقة أكبر بكثير، ليواصل هذا الابتكار الأول من نوعه في الصناعة دفع عجلة التطور التقني.

معمارية نانوستاك Nanostack اختراق صناعي في تصميم الرقائق

لإنتاج هذه الرقاقة، طور باحثو IBM معمارية ترانزستور جديدة كلياً تسمى نانوستاك Nanostack وهي أول تصميم معروف في الصناعة يعتمد على الصفائح النانوية nanosheets ثلاثية الأبعاد. يمثل هذا التصميم تقدماً كبيراً يتجاوز تقنية الصفائح النانوية، وهي المعمارية الرائدة حالياً في الصناعة والتي ابتكرتها IBM سابقاً. يقوم تصميم نانوستاك Nanostack بتكديس الترانزستورات وترتيبها عمودياً، مستفيداً من التكامل المتسلسل ثلاثي الأبعاد لحزم المزيد من الترانزستورات في الشريحة الواحدة. ويفتح هذا التصميم المجال أيضاً لاستخدام مجموعات مواد مختلفة داخل كل طبقة مكدسة، مما يحسن الأداء وكفاءة الطاقة لكل ترانزستور بشكل مستقل عن الآخر.

تم التحقق من صحة معمارية نانوستاك Nanostack الخاصة بشركة IBM تجريبياً، وتؤكد سلسلة من الاختبارات أنه يمكن بناء هذه التقنية مادياً وأنها تدعم العمليات الحسابية الحقيقية.

بالإضافة إلى ذلك، وفي بحث جديد قدم في مؤتمر VLSI لعام 2026، أثبت باحثو IBM أن معمارية نانوستاك Nanostack توفر تصغيراً للمقاسات بنسبة 40% في ذواكر SRAM مما يمنح مصممي الرقائق القدرة على إنشاء شرائح أكثر كفاءة بكثير، مع دعم متطلبات البيانات ذات النطاق الترددي العالي التي تحتاجها أعباء عمل الذكاء الاصطناعي المتقدمة.

بفضل هذه البنية الرائدة، يمكن أن تمتد التكنولوجيا المنطقية لأول مرة إلى ما دون دقة 1 نانومتر، مما يدفع عجلة العصر الجديد للقياس على مستوى الأنجستروم Angstrom حيث تقترب الأبعاد من حجم الذرات الفردية. ورغم أن عقد الترانزستور تشير حالياً إلى جيل تكنولوجيا التصنيع بدلاً من البعد المادي الدقيق، فإن تقنية 0.7 نانومتر من IBM والتي يشار إليها أيضاً بـ 7 أنجستروم Angstrom تثبت كيف أن التصغير المستمر لا يزال ممكناً.

ومع توقع التبني المبكر لتقنية نانوستاك Nanostack عند دقة أصغر من 1 نانومتر، تتوقع IBM الوصول إلى مرحلة الإنتاج الفعلي في غضون السنوات الخمس المقبلة.