IBM a annoncé une avancée majeure dans l’industrie des semi-conducteurs avec la présentation des premiers puces fabriquées à partir d’une technologie inférieure à 1 nanomètre. L’entreprise a développé une architecture innovante de transistors basée sur un nœud de 0,7 nanomètre (7 angstroms), une réalisation qui marque une nouvelle étape dans l’évolution des microprocesseurs, à un moment où la miniaturisation traditionnelle approche de ses limites physiques.

Les semi-conducteurs sont des composants essentiels pour une large gamme de technologies, allant des ordinateurs et appareils mobiles aux systèmes de transport, infrastructures critiques et électroménagers. Ainsi, toute amélioration de leur capacité et de leur efficacité impacte directement de nombreux secteurs.

Le nouveau chip développé par IBM concentre près de 100 milliards de transistors sur une surface comparable à celle d’un ongle. Cette densité représente quasiment le double de celle atteinte par le chip de 2 nanomètres présenté en 2021. Cette avancée a été rendue possible grâce à l’intégration de nouveaux matériaux et de designs structuraux, notamment une architecture tridimensionnelle baptisée nanostack, qui permet d’augmenter encore les performances même lorsque les composants approchent de dimensions atomiques.

Selon les données techniques communiquées par l’entreprise, cette nouvelle génération de puces pourrait offrir jusqu’à 50 % de performances supplémentaires ou améliorer de 70 % l’efficacité énergétique par rapport aux processeurs de 2 nanomètres développés précédemment par IBM. Ces capacités ouvrent la voie à des avancées significatives dans des domaines tels que l’intelligence artificielle générative, le cloud computing et le développement de dispositifs électroniques de nouvelle génération.

Avec cette annonce, IBM renforce son engagement en faveur de l’innovation dans le domaine des semi-conducteurs et démontre qu’il existe encore de nouvelles voies pour augmenter la puissance de calcul et l’efficacité des systèmes informatiques futurs.

« La dernière avancée d’IBM en matière de puces constitue une étape historique en informatique, en portant la technologie au-delà de l’ère des nanomètres jusqu’à l’échelle atomique. Avec notre nouvelle architecture nanostack, nous ne fabriquons pas seulement des transistors plus petits, mais nous réinventons la manière dont les puces sont conçues pour offrir une puissance et une efficacité énergétique considérablement accrues », a déclaré Jay Gambetta, directeur de IBM Research et IBM Fellow. « Cette innovation pionnière dans le secteur perpétue l’héritage d’IBM en tant que leader en technologies de prochaine génération et pose les bases de la prochaine ère de l’informatique. »

Nanostack : une avancée révolutionnaire dans la conception de puces

Pour réaliser cette puce, les chercheurs d’IBM ont développé une architecture de transistors entièrement nouvelle, nommée nanostack, concept reposant sur la première conception tridimensionnelle à nano-feuilles connue dans le secteur. Le nanostack représente une avancée significative par rapport à la technologie des nano-feuilles, architecture de pointe actuelle inventée par IBM. La conception nanostack empile et superpose verticalement les transistors, exploitant l’intégration séquentielle en 3D pour concentrer davantage de transistors sur une même puce. Ce design permet également d’utiliser différentes combinaisons de matériaux dans chaque couche superposée, optimisant le rendement et l’efficacité énergétique de chaque transistor de manière indépendante.

L’architecture nanostack a été validée expérimentalement grâce à l’utilisation de diélectriques ultrafins en intégration CMOS, la démonstration de la capacité d’ingénierie à double canal, et au fonctionnement fonctionnel d’un inverseur CMOS avec un rendement de commutation conforme aux attentes. Ensemble, ces résultats confirment que la technologie nanostack est physiquement réalisable et capable d’effectuer de véritables calculs.

De plus, lors d’une nouvelle recherche présentée à VLSI 2026, les chercheurs d’IBM ont démontré que l’architecture nanostack permet de réduire de 40 % la taille de la SRAM, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités aux concepteurs de puces pour créer des composants beaucoup plus efficaces, tout en répondant aux exigences de bande passante élevée des charges de travail avancées en intelligence artificielle.

Grâce à cette structure révolutionnaire, la logique technologique peut pour la première fois descendre sous le nœud de 1 nm, impulsant l’ère du scaling à l’échelle de l’angstrom, où les dimensions se rapprochent de la taille des atomes individuels. Bien que les nœuds de transistors fassent aujourd’hui référence à une génération de technologie de fabrication plutôt qu’à une dimension physique précise, la technologie de 0,7 nm d’IBM — aussi connue sous le nom de 7 angstroms — prouve que le scaling continu est toujours possible. Avec la nouvelle architecture nanostack, la feuille de route des semi-conducteurs d’IBM prévoit au moins dix ans de scaling futur.

Capitaliser sur des décennies de leadership en innovation dans les semi-conducteurs

Cette avancée témoigne une fois de plus du leadership d’IBM en recherche et développement dans le domaine des semi-conducteurs. Depuis plusieurs décennies, IBM conduit à l’échelle mondiale le développement de puces qui alimentent les systèmes informatiques, depuis les premiers semi-conducteurs des années 1960 jusqu’au tout premier chip au monde avec un nœud de 2 nm. IBM continue à innover en étant à la pointe du silicium, du matériel d’IA, de la logique et des processeurs quantiques, pour façonner l’avenir de l’informatique.

Les travaux d’IBM et de ses partenaires sont réalisés dans un centre de recherche spécialisé en semi-conducteurs situé à Albany, dans l’État de New York, qui accueillera bientôt une équipe dédiée à la lithographie extrême ultraviolet à haute ouverture numérique (High NAEUV), essentielle pour la miniaturisation des circuits logiques. Développée par ASML, cette technologie permet l’impression ultraprecise de circuits, facilitant la création de puces plus petites et plus puissantes. IBM et ses alliés, notamment Lam Research Corp. (Nasdaq : LRCX), Tokyo Electron (TEL) et SCREEN Semiconductor Solutions, Ltd., collaborent pour développer de nouveaux procédés et outils EUV à haute ouverture numérique, qui ont déjà permis de réaliser des dispositifs fonctionnels.

IBM a également récemment annoncé un plan pour créer Anderon, la première fonderie quantique spécialisée au monde. Anderon, une entreprise indépendante d’IBM, utilisera l’expertise d’IBM en informatique quantique et en semi-conducteurs pour contribuer à positionner les États-Unis comme le principal producteur mondial de plaquettes quantiques.

En prévision de l’adoption du nanostack dans le nœud inférieur à 1 nm, IBM estime que la production pourrait débuter d’ici cinq ans.