?英偉達GPU計算光刻技術使芯片制造性能大幅提升60倍，成功規避2nm及更小制程晶體管限制！
2024-03-19 12:23:06 EETOP英偉達去年發布了 cuLitho，現在又將生成式人工智能集成到了工作流程中，從而在已經取得的顯著成果基礎上再提升了 2 倍。總體而言，英偉達 聲稱 cuLitho 大大減少了各種繁重的計算光刻工作負載所需的時間，并且隨著 Synopsys 將該技術集成到其軟件工具中，它也可能會滲透到其他芯片制造商。
在芯片上打印納米級特征需要一大塊透明石英，稱為光掩膜。石英上印有芯片設計的圖案，其工作原理類似于模板。通過紫外線照射掩膜（稱為曝光），可以將芯片設計蝕刻到晶圓上，從而形成構成現代芯片的數十億個三維晶體管和導線結構。
早期的芯片制造工具使用單個光掩膜來曝光整個晶片，但新型芯片需要極高的分辨率，因此需要使用光掩膜和網罩來單獨曝光芯片上的每顆芯片。每個芯片都需要多次曝光來分層構建芯片設計，芯片制造過程中使用的光掩膜數量因芯片而異，甚至可能超過 100 個掩膜。然而，由于該工具的刻錄特征比曝光所用紫外線的波長更精細，新的問題又出現了。
特征的持續縮小導致了衍射問題，這基本上使打印到硅上的設計“模糊”。這些光學缺陷問題是由多種因素造成的，例如鏡面曲率、化學特性和定位偏移等，需要采取緩解措施以確保設計打印時沒有缺陷。
分辨率增強技術（RET）與計算光刻技術相結合，通過進行復雜的數學運算來優化掩模布局，使光線彎曲，從而使芯片制造商獲得比以前更高的分辨率，從而解決清晰度問題。然而，這項任務的計算密集度越來越高，因為特征會進一步縮小，而且每種設計都會增加數十億個晶體管，因此計算工作量會隨著新一代芯片的推出而不斷增加。
解決這一問題的關鍵在于創建更復雜的掩膜，但它們的復雜程度令人難以置信--例如，英特爾表示，其每個掩膜保存的數據量相當于 5 PB，即一部 IMAX 電影數據量的十倍。預計在未來幾年內，高能超紫外和新技術（如采用曲線光罩的反向光刻技術（ILT））將使光罩的數據處理量增加 10 倍。
多光束寫入器（一種新型掩模創建工具）的出現，可以更好地控制掩模制作過程，并實現更復雜的設計，例如曲線掩模中的設計。然而，這需要更密集的計算。英偉達 的 cuLitho 旨在將計算光刻工作負載轉移到 GPU，并通過該公司的軟件庫減少完成任何給定工作負載所需的時間。
cuLitho 庫可以集成到計算光刻軟件中，該軟件使用 ILT（曲線形狀）、光學鄰近校正（OCP，使用“曼哈頓”形狀）和源掩模優化 (SMO) 來設計掩模。
現在 cuLitho 已采用生成式 AI 并已投入生產，英偉達已分享其測試結果，Manhattan 工作負載提升了 58 倍，曲線掩模設計速度提升了 45 倍，Nvopc 工作負載提升了 40 倍。
臺積電目前在光罩制程中采用cuLitho，效果極佳；臺積電首席執行官 CC Wei 博士表示：“我們與 英偉達合作，將 GPU 加速計算集成到臺積電工作流程中，從而實現了性能的巨大飛躍、吞吐量的顯著提高、周期時間的縮短以及功耗要求的降低。 我們正在將英偉達 cuLitho 投入臺積電的生產，利用這種計算光刻技術來驅動半導體微縮的關鍵組件。”
Synopsys 總裁兼首席執行官 Sassine Ghazi 表示：“通過利用 AI 和加速計算的力量，將技術提升到新的水平。”
Synopsys和臺積電是最先采用 cuLitho 的公司，但其他 EDA 和芯片制造公司也可以在掩模制造中使用該軟件。從而縮短制造新掩模所需的時間，同時節省能耗并降低成本。
關鍵詞： 計算光刻
