Tập đoàn IBM vừa công bố kiến trúc bán dẫn mới mang tên NanoStack, cho phép chế tạo các bóng bán dẫn có kích thước nhỏ hơn 1nm lần đầu tiên trên thế giới.

Đây được xem là bước tiến quan trọng của ngành công nghiệp bán dẫn, có thể kéo dài "Định luật Moore" - dự báo nổi tiếng cho rằng số lượng bóng bán dẫn trên một con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi vài năm.

Các bóng bán dẫn mới có kích thước chỉ 0,7nm. Nhờ đó, các kỹ sư có thể tích hợp gần 100 tỉ bóng bán dẫn trên một diện tích chỉ bằng móng tay, gần gấp đôi so với khoảng 50 tỉ bóng bán dẫn của nền tảng chip 2nm hiện nay.

Bóng bán dẫn càng nhỏ thì càng có thể tích hợp nhiều linh kiện hơn trên cùng một diện tích, giúp gia tăng năng lực xử lý đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng. Theo IBM, công nghệ NanoStack có thể mang lại hiệu năng cao hơn tới 50% và giảm khoảng 70% điện năng tiêu thụ so với nền tảng chip 2nm hiện nay.

Theo LiveScience, để đạt được bước đột phá này, các nhà khoa học đã phát triển kỹ thuật "nanostacking", cho phép xếp chồng các lớp bóng bán dẫn theo phương thẳng đứng thay vì chỉ bố trí trên một mặt phẳng như kiến trúc truyền thống.

Cấu trúc ba chiều mới cũng giúp giảm một số vấn đề vốn cản trở việc thu nhỏ bóng bán dẫn xuống dưới ngưỡng 2nm, như hiện tượng rò rỉ điện hay sự mắc kẹt của điện tích bên trong vật liệu bán dẫn.

IBM cho biết việc chế tạo các lớp vật liệu ở quy mô nguyên tử khiến quá trình sản xuất chip hiện nay "gần giống như phép thuật". Đây không phải là một nâng cấp nhỏ mà là sự chuyển đổi mang tính thế hệ đối với ngành công nghiệp bán dẫn.

IBM kỳ vọng công nghệ NanoStack sẽ dần thay thế nền tảng chip hiện tại trong khoảng 5 năm tới. Xa hơn, phương pháp này còn có thể mở đường cho việc chế tạo các bóng bán dẫn chỉ khoảng 0,1nm.

Các nhà nghiên cứu nhận định bước đột phá mới có thể tạo ra tác động sâu rộng đối với nhiều lĩnh vực công nghệ, đặc biệt là trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán lượng tử, cũng như cải thiện đáng kể hiệu năng của bộ nhớ SRAM, thiết bị y tế và các hệ thống cảm biến.

Đối với AI, bộ nhớ nhanh và tiết kiệm năng lượng hơn sẽ giúp tăng tốc độ xử lý dữ liệu, giảm tình trạng nghẽn cổ chai và hạn chế lượng nhiệt phát sinh từ các trung tâm tính toán quy mô lớn.

IBM cho rằng kiến trúc NanoStack có thể trở thành nền tảng chủ đạo tiếp theo của ngành bán dẫn trong thập niên tới, đánh dấu một "bước nhảy công nghệ" mới của ngành điện toán toàn cầu.