NVIDIA、ASML、TSMC與Synopsys為新一代芯片制造奠定基礎(chǔ)

在行業(yè)接近物理極限之際，半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者開始采用NVIDIA在計(jì)算光刻技術(shù)領(lǐng)域的突破成果

NVIDIA宣布推出一項(xiàng)將加速計(jì)算引入計(jì)算光刻技術(shù)領(lǐng)域的突破性成果。在當(dāng)前生產(chǎn)工藝接近物理極限的情況下，這項(xiàng)突破使ASML、TSMC和Synopsys等半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者能夠加快新一代芯片的設(shè)計(jì)和制造。

全球領(lǐng)先的代工廠TSMC，以及電子設(shè)計(jì)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者Synopsys正在將全新的NVIDIA cuLitho計(jì)算光刻技術(shù)軟件庫整合到最新一代NVIDIA Hopper 架構(gòu)GPU的軟件、制造工藝和系統(tǒng)中。設(shè)備制造商 ASML正在GPU和cuLitho方面與NVIDIA展開合作，并正在計(jì)劃在其所有計(jì)算光刻軟件產(chǎn)品中加入對GPU的支持。

這一進(jìn)展將使得未來的芯片能夠擁有比目前更小的晶體管和導(dǎo)線，同時(shí)加快產(chǎn)品上市時(shí)間，大幅提高為驅(qū)動制造流程而全天候運(yùn)行的大型數(shù)據(jù)中心的能效。

NVIDIA創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛表示：“芯片行業(yè)是全球幾乎所有其他行業(yè)的基礎(chǔ)。光刻技術(shù)已臨近物理極限，NVIDIA cuLitho的推出以及我們與 TSMC、ASML 和 Synopsys的合作，使晶圓廠能夠提高產(chǎn)量、減少碳足跡并為2納米及更高工藝奠定基礎(chǔ)。”

cuLitho在GPU上運(yùn)行，其性能比當(dāng)前光刻技術(shù)工藝（通常指在硅晶圓上繪制電路）提高了40倍，能夠?yàn)槟壳懊磕晗臄?shù)百億CPU小時(shí)的大規(guī)模計(jì)算工作負(fù)載提供加速。

憑借這項(xiàng)技術(shù)，500個NVIDIA DGX H100系統(tǒng)即可完成原本需要4萬個CPU系統(tǒng)才能完成的工作，它們能夠同時(shí)運(yùn)行計(jì)算光刻工藝的所有流程，助力降低耗電以及對環(huán)境的影響。

在短期內(nèi)，使用cuLitho的晶圓廠每天的光掩模（芯片設(shè)計(jì)模板）產(chǎn)量可增加3-5倍，而耗電量可以比當(dāng)前配置降低9倍。原本需要兩周時(shí)間才能完成的光掩?，F(xiàn)在可以在一夜之間完成。

從長遠(yuǎn)來看，cuLitho將帶來更好的設(shè)計(jì)規(guī)則、更高的密度和產(chǎn)量以及AI驅(qū)動的光刻技術(shù)。

行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的支持

NVIDIA正在與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者們共同推動這項(xiàng)新技術(shù)的迅速普及。

TSMC首席執(zhí)行官魏哲家表示：“cuLitho 團(tuán)隊(duì)通過將昂貴的操作轉(zhuǎn)移到 GPU，在加速計(jì)算光刻方面取得了令人欽佩的進(jìn)展。這項(xiàng)成果為TSMC在芯片制造中更大范圍地部署反演光刻技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等光刻解決方案提供了新的可能性，為半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大做出了重要貢獻(xiàn)。”

ASML首席執(zhí)行官Peter Wennink表示：“我們計(jì)劃在所有計(jì)算光刻軟件產(chǎn)品中加入對GPU的支持。我們與NVIDIA在GPU和cuLitho上的合作預(yù)計(jì)會給計(jì)算光刻技術(shù)，乃至整個半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展帶來巨大的益處。這一點(diǎn)在High-NA EUV光刻時(shí)代將變得尤為明顯。”

Synopsys董事長兼首席執(zhí)行官Aart de Geus表示：“計(jì)算光刻技術(shù)，尤其是光學(xué)鄰近修正（OPC）正在推動先進(jìn)芯片計(jì)算工作負(fù)載的邊界。通過與NVIDIA合作，Synopsys OPC軟件將在cuLitho平臺上運(yùn)行，可將原本需要數(shù)周才能完成的工作大幅縮短到數(shù)天。這將繼續(xù)推動該行業(yè)取得驚人的進(jìn)步。”

推動半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展

近年來，由于增長的新節(jié)點(diǎn)晶體管數(shù)量以及更加嚴(yán)格的精度要求，半導(dǎo)體制造中的超大型工作負(fù)載所需的計(jì)算時(shí)間成本已經(jīng)超過了摩爾定律。未來的節(jié)點(diǎn)需要更加詳細(xì)的計(jì)算，但不是所有計(jì)算都能適應(yīng)當(dāng)前平臺所提供的可用計(jì)算帶寬，這會減緩半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)新步伐。

一般情況下，晶圓廠在改變工藝時(shí)需要修改OPC，因此會遇到瓶頸。cuLitho不僅可以幫助突破這些瓶頸，還可以提供曲線式光掩模、High-NA EUV 光刻、亞原子光刻膠建模等新技術(shù)節(jié)點(diǎn)所需的新型解決方案和創(chuàng)新技術(shù)。

如要了解更多信息，請觀看黃仁勛的GTC 2023主題演講，并參加《加速計(jì)算光刻技術(shù)》專題演講。

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