IBM Rilis Teknologi Chip Baru, Moore’s Law Bisa Bertahan 10 Tahun Lagi?

Jadi, IBM baru-baru ini ngeluarin chip prototype yang punya sekitar 100 miliar transistor dalam ukuran sekecil kuku jari. Gila, kan? Ini dua kali lipat dari teknologi mereka yang sebelumnya di 2021. Dengan desain ini, komputer bisa jadi lebih cepat dan hemat energi dalam waktu yang lama.

Selama lebih dari setengah abad, pembuat chip udah bisa bikin komputer yang makin canggih dengan mengikuti prinsip Moore’s Law, yang intinya adalah menambah jumlah transistor di chip. Tapi, belakangan ini, transistor udah mendekati batas ukuran, dan susah untuk diperkecil lagi. Jadi, para insinyur mulai mikir untuk ‘naik’ ke atas, bukan ‘ke samping’.

Nah, IBM mengumumkan mereka udah bikin chip yang menggunakan strategi ini. Namanya nanostack, yang artinya mereka menumpuk transistor secara vertikal dalam dua lapisan di chip silikon. Jay Gambetta, bos riset di IBM, bilang ini bukan langkah kecil, tapi lompatan besar ke depan!

Dalam sepuluh tahun ke depan, Gambetta yakin chip dengan nanostacking ini bakal banyak dipakai di pusat data. Soalnya, efisiensi yang lebih baik bisa bantu mereka mengelola konsumsi energi dengan lebih baik. Dan menurut Dan Hutcheson dari TechInsights, ini bisa nambah sepuluh sampai lima belas tahun ke depan untuk roadmap teknologi chip.

Kalau dibandingin dengan teknologi sebelumnya, chip baru ini bisa ngerjain 50% lebih banyak dalam waktu yang sama dan hemat energi sampai 70%. Ini jelas jadi kabar baik buat semua orang yang suka teknologi, kan?

Teknologi ini juga bakal dipakai di berbagai jenis chip, termasuk GPU dan CPU. Huiming Bu, VP R&D global di IBM, bilang mereka bakal banyak ngobrol sama desainer tentang cara memanfaatkan teknologi ini. Jadi, banyak inovasi yang bakal muncul dari sini.

Proses pembuatan chip ini mirip bikin kue lapis. Pertama, mereka bikin transistor di satu lapisan silikon. Terus, mereka taruh lapisan silikon di atasnya dan bikin lapisan transistor lagi di atasnya. Akhirnya, mereka sambungin kedua lapisan transistor ini. Ini yang disebut complementary field-effect transistor (CFET).

IBM bukan satu-satunya yang ngelakuin ini. Banyak pabrikan chip besar kayak Intel, Samsung, dan TSMC juga lagi nyari cara buat CFET. Tapi, desain IBM unik karena lapisan kedua transistor tidak langsung di atas lapisan pertama, melainkan disusun secara staggered, yang bikin wiring lebih simpel.

Dengan metode ini, mereka bisa lebih tepat dalam menyelaraskan lapisan, yang penting banget buat performa. Soalnya, transistor itu kecil banget! Dan teknologi nanostacking ini dibangun di atas pendekatan yang udah ada, yang namanya nanosheet.

Setiap generasi chip punya nama, dan IBM nyebut teknologi nanostack-nya sebagai ‘sub-nanometer’ atau ‘0.7 nanometer’. Tapi, ini lebih ke istilah marketing, bukan karakter fisik chipnya. Jarak antar transistor udah stabil di sekitar 40 nanometer untuk waktu yang lama.

Ke depan, pembuat chip bisa coba nambah kepadatan transistor dengan bikin lebih banyak lapisan. Tapi, ada tantangan praktis yang harus dihadapi. Misalnya, kalau salah satu lapisan gagal, chip secara keseluruhan bisa gagal. Ini bisa bikin biaya produksi jadi lebih tinggi.

Selain itu, ada tantangan lain yang disebut ‘thermal budget’. Artinya, insinyur harus cari cara untuk bikin setiap lapisan tanpa melelehkan sambungan ke lapisan di bawahnya. IBM udah nemuin cara untuk bikin tumpukan kedua dengan suhu yang cukup rendah, tapi mereka masih merahasiakan metode ini.

Beberapa akademisi juga lagi ngerjain ini. Misalnya, grup Qing Cao udah bikin metode untuk menumpuk transistor lapis demi lapis dengan suhu di bawah 200°C. Mereka pakai transistor jenis junctionless yang lebih mudah dibuat. Tapi, Cao bilang kerjaan IBM ini ‘transformative’ karena nunjukin cara menumpuk transistor di wafer penuh dengan teknologi pembuatan yang canggih.