IBM公布亚1纳米芯片架构:能效最高提升70%

IBM公布亚1纳米芯片架构:能效最高提升70%

6月27日消息,IBM公布一种面向AI数据中心的亚1纳米芯片架构,称可在指甲大小的处理器上容纳近1000亿个晶体管

据TechSpot报道,IBM把这套设计称为“纳米堆栈”(nanostack)架构。按照IBM的预测,相比其2021年公布的2纳米芯片技术,这种架构的计算性能最高可提升50%,能效最高可提升70%。它目前仍处于研究阶段,IBM称,这项架构为未来至少十年的芯片制程持续缩小的路线提供基础,并认为最早可能在未来5年内进入生产环节。

亚1纳米不是字面尺寸,而是行业代际命名

“亚1纳米”容易让人误解为晶体管尺寸真的小于1纳米。TechSpot在报道中说明,芯片节点命名已经多年不再对应真实物理尺寸,这里的亚1纳米更多指向IBM对性能和能效水平的定义。

IBM这次公布的核心思路,不是继续把晶体管在平面上做得更小,而是把晶体管垂直堆叠。报道称,纳米堆栈架构的基本单元由两个堆叠并键合在一起的晶体管组成;每个晶体管包含三片纳米片,每片约5纳米厚,间距约9纳米。

IBM研究院主任、IBM院士杰伊·甘贝塔(Jay Gambetta)在媒体简报中说,这不是渐进式改进,而是一次实质性的跃升,目标是让计算能力显著提高,同时不让能耗同步增加。

AI数据中心最关心的是电和缓存

对普通用户来说,这类技术不会立刻变成一台新手机或一块新显卡。它首先影响的是AI数据中心、云计算基础设施,以及未来CPU、GPU等高性能处理器的设计路线。

IBM给出的关键承诺是:在同一代际比较下,纳米堆栈架构可能带来最高50%的计算性能提升,或最高70%的能效提升。这里的“最高”是IBM预测值,尚未经第三方独立验证。当前AI训练和推理正在大幅推高数据中心的用电压力,在这一背景下,性能和能耗的取舍空间本身就是核心问题。

另一个重点是SRAM,也就是芯片内部的高速缓存。TechSpot称,IBM报告了40%的SRAM缩放改善,原因是交错通道设计降低了整体单元高度,提高了SRAM密度。SRAM直接关系到AI系统的数据访问速度,但在近几代先进制程里一直较难继续缩小。

IBM做研发,量产还要看合作伙伴

IBM本身主要从事前沿半导体研发,而不是大规模商用芯片制造商。TechSpot提到,IBM曾与日本Rapidus合作推进2纳米生产,也与三星在相关半导体技术上合作;台积电等主要厂商也已独立采用纳米片晶体管设计。

不过,IBM尚未公布纳米堆栈架构未来商业化的具体合作伙伴。IBM半导体全球研发副总裁布慧明(Huiming Bu)表示,纳米片已成为下一代晶体管缩放的基础,目前被领先代工厂用于大部分3纳米芯片和全部2纳米芯片;他预计纳米堆栈未来会取代纳米片,成为CPU、GPU等先进处理器的主流架构。

这意味着IBM公布的是一条可能影响行业的技术路线,而不是一款马上上市的芯片。它能否从实验室走进工厂,还要看后续量产合作、成本、良率、散热和漏电控制等工程问题。(易句)

(本文由AI翻译,网易编辑负责校对)

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