Microchip sempre più micro: IBM annuncia il processo produttivo a 2 nm con nanofogli di silicio

La corsa per raggiungere processi produttivi con dimensioni sempre più contenute è ben lontana dall'arrestarsi e, a testimonianza di ciò, IBM ha annunciato di aver prodotto i primi chip con processo produttivo a 2 nanometri. L'innovazione, che viene definita "dirompente" dall'azienda (che usa il termine inglese breakthrough), è il frutto della ricerca di IBM e arriva a quattro anni di distanza dall'annuncio dei primi chip a 5 nm.

Chip sempre più piccoli ed efficienti: IBM presenta il processo produttivo a 2 nm

IBM ha presentato oggi un passo in avanti significativo nella miniaturizzazione dei transistor e, di conseguenza, dei microchip che ne fanno uso. L'azienda ha sviluppato ulteriormente la sua tecnica detta a nanofogli di silicio (silicon nanosheet technology) portandola al traguardo dei 2 nm: è la prima azienda al mondo a raggiungere questo traguardo, aggiudicandosi l'alloro nella corsa verso la riduzione delle dimensioni. A raggiungere questo risultato è il centro di ricerca Albany Nanotech Complex di Albany, nello stato di New York, dove IBM fa ricerca in collaborazione con realtà sia pubbliche che private.

La tecnica di IBM prevede l'impiego di fogli di silicio con uno spessore di due nanometri per creare la struttura dei transistor al posto dell'impiego dei FinFET tradizionali. In questo modo l'azienda afferma di avere superato le limitazioni imposte da tale tecnologia, utilizzata comunemente nella produzione dei semiconduttori oggigiorno: il dispositivo su cui state leggendo questa notizia ha un processore che utilizza proprio la tecnologia FinFET, con ogni probabilità.

IBM aveva già utilizzato questa tecnica per il suo processo a 5 nm e l'ha ora affinata. L'aspetto interessante dell'approccio di IBM è che, per il suo processo produttivo a 5 nm, viene utilizzato lo stesso processo litografico EUV (extreme ultraviolet) utilizzato oggi per il processo produttivo a 7 nm e non richiede, dunque, una sua ulteriore riduzione. Si tratta di un dettaglio particolarmente importante poiché proprio il processo litografico è uno dei colli di bottiglia nella produzione di semiconduttori sempre più piccoli. Non è al momento noto se anche il processo a 2 nm possa riutilizzare la stessa litografia di quello a 7 nm, ma viste le somiglianze con il processo a 5 nm non ci sentiamo di escludere questa possibilità.

Rispetto ai processori a 7 nm utilizzati oggigiorno, quelli prodotti a 2 nm offriranno prestazioni superiori del 45% a parità di consumi o una riduzione del 75% nell'energia impiegata a parità di prestazioni. È più probabile che si arrivi contemporaneamente a un aumento delle prestazioni e a un minore consumo complessivo, cosa che porterà i vari dispositivi elettronici che usiamo quotidianamente a essere più veloci e ad avere una durata della batteria maggiore.

IBM afferma che, grazie a questa innovazione, sarà possibile inserire 50 miliardi di transistor su un microchip delle dimensioni di un'unghia: per dare un ordine di misura, i processori AMD EPYC Rome prodotti a 7 nm hanno circa 39,5 miliardi di transistor con una superficie di circa 1000 mm², mentre l'Apple M1 prodotto a 5 nm ha circa 16 miliardi di transistor con una superficie di 119 mm².

Non è noto quando questo processo produttivo arriverà a essere utilizzato per la produzione su larga scala di microchip, ma ci vorrà sicuramente del tempo: quello che ha annunciato oggi IBM è un primo passo che porterà in futuro alla diffusione della tecnologia.

Un passo in avanti, ma la strada presenta degli ostacoli

Questo annuncio sposta un po' più in là la data in cui il mondo dei semiconduttori dovrà trovare alternative al silicio: qualche anno fa si ipotizzavano problemi insormontabili all'avvicinarsi di dimensioni produttive come quella annunciata oggi di IBM, ma con l'annuncio odierno non si è che rimandato il momento in cui non sarà più possibile ottenere aumenti di efficienza dalla riduzione del processo produttivo e bisognerà valutare alternative. Il gallio, altro semimetallo come il silicio, è tra le alternative più promettenti, ma è anche molto meno abbondante ed economico del silicio.