人工智能（AI）運算需求持續急升，晶片技術亦不斷突破物理極限。IBM 日前宣布成功研發全球首個亞 1 奈米（Sub-1nm）晶片技術，採用全新的 0.7 奈米（7 angstrom node） 製程節點及 Nanostack 三維電晶體架構，不但將晶片密度推向新高，更有望為未來 AI 加速器、CPU 及 GPU 帶來更高效能與更低耗電。
今次並非量產晶片，而是 IBM 在半導體研究上的最新技術突破。IBM 表示，這項技術將為未來數年的晶片發展奠定基礎，目標是在未來五年逐步推向商業化。
採用全新 Nanostack 3D 架構
IBM 今次最大的突破，不只是將製程節點推進至 0.7nm，而是推出全新的 Nanostack 三維電晶體架構。
相比現時主流的 Nanosheet 設計，新架構利用垂直堆疊（Vertical Stacking）方式，在相同晶片面積內整合更多電晶體，大幅提升晶片密度，同時改善能源效率及運算能力。
IBM 指出，一塊只有指甲大小的晶片，可整合接近 1,000 億個電晶體，密度幾乎是該公司 2021 年發表 2 奈米晶片技術的兩倍。
AI 運算效能最高提升 50%
根據 IBM 公布的研究數據，新一代亞 1 奈米技術相比 2 奈米平台可帶來：
- 效能提升最高 50%；或
- 能源效率提升最高 70%。
- SRAM 記憶體面積縮小約 40%，有助提升 AI 推論晶片的整體效能。
IBM 估計，目前主流 AI 加速器約可提供 1,500 TOPS 運算能力，而採用 0.7nm Nanostack 架構後，未來有機會提升至約 9,000 TOPS，足以應付更大型生成式 AI 模型及雲端運算需求。
距離量產仍需數年時間
雖然 IBM 再次率先展示下一代晶片技術，但現階段仍屬研究成果，並未公布實際量產合作夥伴。
IBM 過去已將 2 奈米技術授權予多家晶圓代工廠，包括 Samsung、Rapidus 等，而業界亦預期今次亞 1 奈米技術未來將以相同模式推向市場。IBM 表示，希望可於未來約五年內實現商業化應用。
AI 晶片競賽進入「埃米時代」
近年全球晶片產業已由 5nm、3nm 邁向 2nm，而 Intel、TSMC 及 Samsung 亦積極部署下一代製程。IBM 今次率先展示 0.7nm 技術，代表半導體產業正式向「埃米（Angstrom）時代」邁進。
值得留意的是，所謂「0.7nm」屬於製程節點命名，並非代表電晶體的實際物理尺寸。不過，IBM 今次展示的新架構，反映業界即使面對摩爾定律逐漸接近物理極限，仍能透過創新的材料及三維結構，繼續提升晶片效能，為未來 AI、雲端運算及高效能運算（HPC）開闢新的發展方向。
