IBM主導のコンソーシアム（サムスンとグローバルファウンドリーズも参加）は、世界初の7nmチップの実用版の開発に成功しました。このチップは、次世代の10nmチップの2倍、そして現在の14nmチップよりもさらに高密度になると期待されています。IBMは、この画期的な進歩により、200億個を超えるトランジスタを搭載したチップの製造が可能になると主張しています。
しかし、IBMとそのパートナー企業は、7nmトランジスタを搭載したチップの実用サンプルの作成に成功しました。これは、トランジスタの製造に純粋なシリコンからシリコンゲルマニウム合金を採用することで実現しました。この新材料は電子移動度が高く、トランジスタのスイッチング速度を高速化し、消費電力を低減することが可能です。このような微細構造を実現するために、IBMは自己整合四重パターニング（SAQR）と極端紫外線（EUV）リソグラフィーを採用しました。
今日の製造工場におけるEUVリソグラフィの活用は、7nm SiGeベースのトランジスタの製造とほぼ同等の革新性を備えています。半導体企業は長年にわたりEUVリソグラフィの研究を行ってきましたが、IBMとそのパートナー企業が初めて生産現場での活用を開始すると思われます。
現在、最先端のリソグラフィの波長は193nmと広く、これよりはるかに小さなトランジスタを搭載したチップの設計は非常に困難です。一方、EUVリソグラフィの波長はわずか13.5nmです。EUVリソグラフィは、長時間の動作が必要であり、チップ設計においてわずかな振動にも敏感であるため、依然として使用コストははるかに高くなる可能性があります。しかし、IBMは数年後に7nmチップの製造が可能になるまでにコストを削減できると期待しているに違いありません。
IBM は、10 年末までに 7nm を超えることを期待していますが、それがはるかに困難な作業になることも認識しています。
「7nm以下への微細化は非常に大きな課題であり、ナノ材料の親和性と特性を処理する上で高度な物理学的専門知識が求められます。IBMは、このレベルの科学技術の専門知識を繰り返し実証してきた数少ない企業の一つです」と、エンビジョニアリング・グループの技術研究ディレクター、リチャード・ドハティ氏は述べています。
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同社は、7nmを超えるにはカーボンナノチューブやグラフェンといった新素材が必要になると考えている。代替案としては、量子コンピュータ、コグニティブコンピュータ、ニューロモルフィックコンピュータといった、他の種類のコンピュータの開発に着手することも考えられる。
IBMは7nmチップのパイオニアと言えるものの、既にファウンドリ事業をGlobal Foundriesに譲渡しています。しかし、IBMは7nm第3世代FinFETプロセス技術のライセンスをGlobal Foundries、そしておそらくSamsungにも供与する予定です。これにより、IBMはより微細なプロセスノードやその他の関連技術の研究を継続するのに十分な収益を確保できるはずです。
IBM のパートナーからの最初の 7nm チップは、少なくとも 2018 年までは登場しない可能性があります。ただし、Intel の 10nm プロセスは 2017 年にずれ込む可能性が高く、自社の 7nm プロセスもさらに遅れているため、今回最初に市場に出荷される 7nm チップは Intel 製ではない可能性があります。
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