IBM کا نیا Nanostack چپ مور کے قانون (Moore’s Law) کو ایک دہائی تک بڑھا سکتا ہے

IBM نے ایک انقلابی پروٹو ٹائپ چپ کا انکشاف کیا ہے جس میں ناخن کے برابر رقبے پر 100 ارب ٹرانزسٹرز موجود ہیں، جو سیمی کنڈکٹر ڈیزائن میں ایک بڑی تبدیلی کا اشارہ ہے۔ ٹرانزسٹرز کے سائز کو چھوٹا کرنے کے بجائے انہیں عمودی طور پر ایک دوسرے کے اوپر رکھنے (vertically stacking) کی حکمت عملی اپنا کر، IBM سلیکون کی جسمانی حدود کو دور کر کے بے مثال کمپیوٹیشنل طاقت حاصل کرنے کی کوشش کر رہا ہے۔

سلیکون کی جسمانی حدود کو توڑنا

دہائیوں سے، سیمی کنڈکٹر انڈسٹری مور کے قانون (Moore’s Law) پر انحصار کرتی آئی ہے—جو کہ انفرادی اجزاء کو چھوٹا کر کے ٹرانزسٹر ڈینسٹی کو دوگنا کرنے کا اصول ہے۔ تاہم، جیسے جیسے ٹرانزسٹرز چند درجن نینو میٹر کے پیمانے تک پہنچتے ہیں، کوانٹم میکانکس ان کے کام کرنے کے طریقے میں مداخلت کرنا شروع کر دیتی ہے، جس سے مزید چھوٹا کرنا تقریباً ناممکن ہو جاتا ہے۔

IBM کا حل افقی پھیلاؤ (horizontal expansion) سے عمودی کثافت (vertical density) کی طرف ایک تزویراتی تبدیلی ہے۔ "nanostack" آرکیٹیکچر کا استعمال کرتے ہوئے، کمپنی نے کامیابی سے Complementary Field-Effect Transistors (CFETs) کو نافذ کیا ہے۔ یہ طریقہ انجینئرز کو ایک ہی سلیکون چپ پر ٹرانزسٹرز کی دو تہیں عمودی طور پر رکھنے کی اجازت دیتا ہے، جو IBM کی 2021 کی جدید ترین ٹیکنالوجی کے مقابلے میں ڈینسٹی کو مؤثر طریقے سے دوگنا کر دیتا ہے۔

Nanostack کے پیچھے موجود انجینئرنگ

اس کی تیاری کا عمل (fabrication process) ایک لیئر کیک کی طرح کام کرتا ہے۔ انجینئرز پہلے سلیکون پر ٹرانزسٹرز کی ایک تہہ بناتے ہیں، اس کے اوپر سلیکون کی ایک نئی تہہ رکھتے ہیں، اور پھر پہلی تہہ کے بالکل اوپر ٹرانزسٹرز کی دوسری تہہ تیار کرتے ہیں۔ IBM کی مخصوص جدت کاری ایک "staggered" ڈیزائن میں ہے؛ دیگر CFET طریقوں کے برعکس، دوسری تہہ پہلی تہہ کے بالکل اوپر نہیں ہوتی، جس سے اجزاء کو جوڑنے کے لیے درکار پیچیدہ وائرنگ کافی حد تک آسان ہو جاتی ہے۔

تکنیکی طور پر، یہ "nanosheet" ٹیکنالوجی پر مبنی ہے۔ IBM کے آرکیٹیکچر میں، ٹرانزسٹر چینل تین nanosheets پر مشتمل ہے، جن میں سے ہر ایک کی موٹائی صرف 15 ایٹم ہے اور وہ نو نینو میٹر کے فاصلے پر ہیں۔ اگرچہ IBM اسے "0.7 نینو میٹر" نوڈ کہتا ہے، لیکن یہ ٹرانزسٹر کے سائز کی جسمانی پیمائش کے بجائے ایک نسلاتی مارکیٹنگ اصطلاح ہے۔

کارکردگی میں اضافہ اور انڈسٹری پر اثرات

ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ کے لیے اس کے نتائج انقلابی ہیں۔ IBM کے مطابق یہ نیا آرکیٹیکچر اسی وقت کے دوران 50% تک زیادہ کام کر سکتا ہے جبکہ یہ پچھلی نسلوں کے مقابلے میں 70% تک زیادہ توانائی بچانے والا (energy-efficient) ہے۔

یہ کارکردگی AI اور ڈیٹا سینٹرز کے مستقبل کے لیے انتہائی اہم ہے، جہاں توانائی کا استعمال اور تھرمل مینجمنٹ (حرارتی انتظام) بنیادی رکاوٹیں ہیں۔ IBM ریسرچ کے ڈائریکٹر، جے گیمبیٹا (Jay Gambetta) کا اندازہ ہے کہ اگلے دہائی کے اندر ڈیٹا سینٹرز میں nanostacking کا بڑے پیمانے پر استعمال شروع ہو جائے گا۔ مزید برآں، چونکہ یہ آرکیٹیکچر عام مقصد (general-purpose) کے لیے ہے، اس لیے IBM مختلف ہارڈ ویئر بشمول CPUs اور GPUs میں اس ڈیزائن کو شامل کرنے کے لیے مینوفیکچررز کے ساتھ تعاون کرنے کا ارادہ رکھتا ہے۔

مینوفیکچرنگ کی رکاوٹوں پر قابو پانا

اس وعدے کے باوجود، بڑے پیمانے پر پیداوار کا راستہ دو بڑی رکاوٹوں کا سامنا ہے: ییلڈ ریٹس (yield rates) اور "تھرمل بجٹ"۔ چونکہ تہیں ایک دوسرے کے اوپر رکھی جاتی ہیں، اس لیے اوپر یا نیچے کی کسی بھی تہہ میں خرابی کی وجہ سے پوری چپ ناکام ہو جاتی ہے، جس سے مینوفیکچرنگ کے اخراجات بڑھ سکتے ہیں۔ مزید برآں، انجینئرز کو نچلی تہہ کے کنکشنز کو پگھلنے سے بچانے کے لیے اوپر کی تہوں کو 400°C سے کم درجہ حرارت پر تیار کرنا ہوتا ہے—ایک ایسا کارنامہ جس کے بارے میں IBM کا دعویٰ ہے کہ اس نے اسے حاصل کر لیا ہے، اگرچہ مخصوص تکنیکی تفصیلات خفیہ رکھی گئی ہیں۔

اہم نکات

• عمودی اسکیلنگ (Vertical Scaling): IBM کا nanostack آرکیٹیکچر ٹرانزسٹرز کو عمودی طور پر رکھنے کے لیے CFET ٹیکنالوجی کا استعمال کرتا ہے، جو روایتی افقی سکڑاؤ (horizontal shrinking) کی جسمانی حدود کو نظر انداز کر دیتا ہے۔
• کارکردگی میں بڑا اضافہ: نیا ڈیزائن کارکردگی میں 50% اضافہ اور توانائی کی بچت میں 70% بہتری فراہم کرتا ہے، جو مستقبل کے ڈیٹا سینٹرز اور AI ورک لوڈز کے لیے اہم ہے۔
• طویل روڈ میپ: انڈسٹری کے ماہرین کا کہنا ہے کہ یہ پیش رفت مور کے قانون (Moore’s Law) کے روڈ میپ میں مزید 10 سے 15 سال کا اضافہ کرتی ہے۔