回到2014年，當時的行業正在籠罩在摩爾定律即將終結的陰影下。彼時，IBM著手進行了一項雄心勃勃的，耗資30億美元的項目——“ 7nm and Beyond ”。這項為期五年的研究項目的大膽目標是，隨著減小芯片尺寸的物理學共同打擊計算技術，該技術將如何在未來繼續發展。
六年后，摩爾定律不再是一部和從前一樣的定律。戈登·摩爾（Gordon Moore）的觀察（后來是整個行業的觀察）表明，芯片上的晶體管數量大約每兩年翻一番，這種規律現在看來已經成為過去式了。但是，我們仍然需要計算方面的創新，“7nm and Beyond”項目已經幫助滿足了這一持續的需求。
“尋找新的設備架構以實現設備的微縮，以及尋找新的材料以實現性能差異的工作將永遠不會結束，” IBM高級邏輯與存儲技術研究，半導體和AI硬件部門的主管Huiming Bu說 。
盡管芯片行業可能不會像過去那樣受到摩爾定律的束縛，但是“ 7nm and Beyond”項目已經帶來了重要的創新，盡管最近一些芯片制造商似乎在很多方面都表示沮喪年份。
這種挫敗的一個例子是兩年前GlobalFoundries決定中止其7納米芯片的開發。
早在2015年，即“ 7nm and Beyond”項目的一年，IBM宣布了其首款7納米測試芯片，其中由ASML提供的 極紫外光刻（EUV）是一項關鍵技術。盡管使用EUV的痛苦不斷增加，結果是最富有的芯片制造商是唯一繼續進行其縮小規模的制造商，但此后，它不僅成為7納米節點的關鍵實現技術，而且成為了關鍵的實現技術。Huiming Bu說，它適用于5納米及以上的節點。
“在2014-2015年的時間窗口中，整個行業對EUV技術的實際可行性存在很大的疑問，” Bu說。“現在這不是問題。現在，EUV已成為主流推動者。當時，我們基于EUV交付了第一款7納米技術，這有助于建立對我們行業中EUV制造的信心和動力。”
當然，EUV已經啟用了7納米節點，但是IBM的目標是超越此范圍。IBM認為，實現超越FinFET的規模擴展的芯片基礎元素將是納米片晶體管，有些人甚至認為這可能是摩爾定律的最后一步。
納米片似乎是FinFET架構的替代品，并有望實現從7納米和5納米節點到3納米節點的過渡。在納米片場效應晶體管的體系結構中，電流流經被晶體管柵極完全圍繞的多個硅堆疊。這種設計大大減少了在關閉狀態下可能泄漏的電流量，從而允許在開關打開時使用更多電流來驅動設備。
Bu說：“ 2017年，業界對FinFET之后的新器件結構會是什么保留疑問”。“三年之后，整個行業正在追逐納米片技術，并認為他們將成為FinFET之后的下一個器件結構。”
晶體管和開關已經取得了一些關鍵的進展，但是“ 7nm and Beyond”項目也使人們對如何將所有這些晶體管和開關之上的布線發展到未來有了一些重要的見解。
IBM研究員Daniel Edelstein說：“我們的創新之一就是盡可能擴大銅線 ”，Edelstein進一步指出：“與往常一樣，最困難的部分只是在對這些極其微小和高大的溝槽進行圖案化，并用銅填充它們而沒有缺陷。”
盡管使用銅存在挑戰，但Edelstein認為該行業不會在不久的將來從銅轉向更奇特的材料。Edelstein表示：“對于今天正在制造的產品，銅肯定不會走到盡頭。”
他補充說：“幾家公司表示他們打算繼續使用它。因此，我無法確切告訴您何時中斷。但是我們已經看到，所謂的阻力交叉點一直在推向未來。”
盡管芯片尺寸，架構和材料推動了“ 7nm and Beyond”項目的許多創新，但Edelstein和Bu都指出，人工智能（AI）在它們走向計算未來的方式中也起著關鍵作用……
“隨著AI，大腦啟發式計算和其他類型的非數字計算的出現，我們開始在研究級別開發其他設備，特別是新興的存儲設備，” Edelstein說。
Edelstein指的是新出現的存儲器設備中，諸如相變存儲器（或 “ 憶阻器，” 與一些其他引用它們），這被認為作為模擬計算設備。
這些新的存儲設備的出現為思考傳統數據存儲之上的潛在應用提供了一種復興。研究人員正在構想具有30年歷史的磁阻隨機存取存儲器（MRAM）的新角色，自MRAM首次亮相以來，IBM一直在致力于這一工作。
“ MRAM終于有了足夠的突破，不僅可以制造，而且還滿足了與SRAM競爭系統緩存所需的各種要求，這最終是一個圣杯，” Edelstein說。
去年，芯片設備制造商應用材料公司（Applied Materials）向客戶提供了實現這種改變的工具，這證明了將MRAM和其他非易失性存儲器（包括RRAM和相變存儲器）直接嵌入處理器的證據。
Bu表示，IBM將繼續追求新設備，新材料和新計算架構以實現更好的電源性能。他還認為，將各種組件集成到整體計算系統中的需求開始推動異構集成的全新世界。
Bu補充說：“構建這些異構體系結構系統將成為未來計算的關鍵。這是受AI需求驅動的新創新策略。”