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來(lái)源: 界面新聞 英偉達出人意料地進(jìn)入了一個(gè)新領(lǐng)域——芯片制造。 在3月22日凌晨舉行的GTC大會(huì )上，英偉達宣布與臺積電、ASML、新思科技（Synopsys）三大半導體巨頭合作，將英偉達加速運算技術(shù)用于芯片光刻中的計算光刻中，并推出用于計算光刻的軟件庫“cuLitho”。 “半導體產(chǎn)業(yè)是世界上幾乎所有其他產(chǎn)業(yè)的基礎�！痹贕TC大會(huì )的主題演講上，黃仁勛稱(chēng)，隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)向更高芯片制程進(jìn)軍，算力需求也大幅增加，芯片光刻工藝愈加復雜。從原理上來(lái)看，光刻機就是用光把圖案投射到硅片上，一方面需要讓投射圖案盡可能地小，可以在一平方毫米中塞入成千上萬(wàn)，甚至數億個(gè)晶體管；另一個(gè)則要讓生產(chǎn)效率最高，出產(chǎn)盡量多的晶圓。 為了讓光刻的圖案足夠準確，“計算光刻”這道工序便不可或缺。計算光刻應用逆物理算法來(lái)預測掩mo版上的圖案，通過(guò)模擬光通過(guò)光學(xué)元件并與光刻膠相互作用時(shí)的行為，以便在晶圓上生成最終圖案。 實(shí)際上，計算光刻也是光刻機巨頭ASML的核心業(yè)務(wù)之一。此前，ASML中國區總裁沈波即向界面新聞介紹稱(chēng)，在光刻機業(yè)務(wù)之外，ASML還有計算光刻及光學(xué)和電子束量測兩大業(yè)務(wù)，并稱(chēng)為ASML業(yè)務(wù)“鐵三角”。其中，計算光刻主要通過(guò)軟件對整個(gè)光刻過(guò)程進(jìn)行建模和仿真，以?xún)?yōu)化光源形狀和掩膜板形狀，縮小光刻成像與芯片設計差距，從而使光刻效果達到預期狀態(tài)；光學(xué)和電子束量測則屬芯片生產(chǎn)后工序，即量測，通過(guò)光學(xué)手段或電子束手段對芯片做計量和檢測，以檢測芯片缺陷和計量曝光后成像效果，進(jìn)而提高良率。三者共同構建了ASML的芯片光刻解決方案。 黃仁勛稱(chēng)，計算光刻過(guò)程正是芯片設計和制造領(lǐng)域中最大的計算負載，“每年消耗數百億CPU小時(shí)，大型數據中心24x7全天候運行，去創(chuàng )建用于光刻系統的掩膜版，這些數據中心還是芯片制造商每年投資近2000億美元的資本支出的一部分�！� 他進(jìn)一步舉例稱(chēng)，光制造英偉達H100 GPU芯片就需要89塊掩膜板，如果在CPU上運行時(shí)，處理單個(gè)掩膜板當前需要兩周時(shí)間，但在GPU上運行cuLitho的情況下，僅需要8小時(shí)即可處理完一個(gè)掩膜板。 黃仁勛還表示，通過(guò)GPU加速計算光刻過(guò)程，也可進(jìn)一步降低能耗。臺積電可以在500個(gè)DGX H100系統上使用cuLitho加速，將功率從35兆瓦降至5兆瓦，替代原本使用計算光刻的4萬(wàn)臺CPU服務(wù)器，進(jìn)一步降低功耗。 據英偉達介紹，通過(guò)將cuLitho軟件庫集成至臺積電的制造流程中，并結合新思的EDA軟件，ASML也計劃將GPU支持整合到所有的計算光刻軟件產(chǎn)品中。在幾大芯片供應鏈巨頭共同合作下，可推動(dòng)半導體行業(yè)向更先進(jìn)芯片制程進(jìn)軍，加速芯片上市時(shí)間，提高晶圓廠(chǎng)運行效率，以推動(dòng)制造過(guò)程的大型數據中心的能源效率來(lái)改善芯片生產(chǎn)。 黃仁勛特別提及cuLitho在臺積電2納米工藝中的使用。借助cuLitho，臺積電可以縮短原型周期時(shí)間，提高晶圓產(chǎn)量，減少芯片制造過(guò)程中的能耗，并為2納米及以上的生產(chǎn)做好準備。據悉臺積電將于6月開(kāi)始對cuLitho進(jìn)行生產(chǎn)資格認證，并會(huì )在2024年對2納米制程開(kāi)始風(fēng)險性試產(chǎn)，2025年開(kāi)始量產(chǎn)。 芯片光刻領(lǐng)域僅有少數行業(yè)參與者，屬于小眾市場(chǎng)，英偉達為何有意愿深度參與？英偉達先進(jìn)技術(shù)副總裁Vivek Singh向界面新聞回應稱(chēng)，這一決定最早源于黃仁勛的遠見(jiàn)，“他意識到這（計算光刻）將是半導體未來(lái)的大問(wèn)題，而且會(huì )越來(lái)越大，行業(yè)的未來(lái)將取決于它�！睘榱藴蕚鋍uLitho，英偉達與臺積電、ASML、新思科技共同合作準備了4年，將計算光刻速率加速了40倍以上。 Vivek Singh提及，一些較老架構的GPU芯片也可以使用cuLitho軟件庫加速計算光刻進(jìn)程，因此芯片生產(chǎn)商沒(méi)有必要購買(mǎi)更新更貴的GPU。除了2納米外，cuLitho軟件庫還可用于更舊的芯片制造工藝。cuLitho潛在的好處是可能降低光刻中掩膜板的使用量，進(jìn)一步降低芯片生產(chǎn)成本。但對于英偉達如何通過(guò)cuLitho盈利，Vivek Singh未作具體回應。 |
