Το εργαλείο δημιουργικής AI της Nvidia προσφέρει αύξηση των επιδόσεων κατά 60X για τους κατασκευαστές chip

[deniSun]

Η Nvidia ανακοίνωσε στο GTC 2024 ότι η TSMC και η Synopsys έχουν πλέον χρησιμοποιήσει το λογισμικό cuLitho στην παραγωγή για να επιταχύνουν την υπολογιστική λιθογραφία, ένα βασικό φόρτο εργασίας που βοηθά τους κατασκευαστές τσιπ να παρακάμψουν τους περιορισμούς καθώς προχωρούν στα 2nm και σε μικρότερα τρανζίστορ που παράγονται με τα τελευταία εργαλεία αιχμής για την κατασκευή τσιπ, όπως το High-NA EUV. Η υπολογιστική ιπποδύναμη που απαιτείται για την παραγωγή των σημερινών τσιπ αυξάνεται με κάθε νέο κόμβο, και η Nvidia ανέφερε ένα παράδειγμα ενός συστήματος που τροφοδοτείται με cuLitho-powered με 350 GPU H100, το οποίο παρέχει 60X επιτάχυνση της απόδοσης σε ένα φορτίο εργασίας που τυπικά απαιτεί 40.000 συστήματα CPU να χρειάζονται έως και 30 εκατομμύρια ή περισσότερες ώρες υπολογιστικού χρόνου.

Η Nvidia ανακοίνωσε το cuLitho πέρυσι, αλλά η εταιρεία έχει επίσης ενσωματώσει τώρα τη γενετικό AI στη ροή εργασίας, παρέχοντας έτσι μια επιπλέον επιτάχυνση 2X σε σχέση με τα ήδη εντυπωσιακά κέρδη. Συνολικά, η Nvidia ισχυρίζεται ότι το cuLitho μειώνει δραστικά το χρόνο που απαιτείται για τα βαριά υπολογιστικά φορτία λιθογραφίας όλων των ειδών, και με τη Synopsys να ενσωματώνει την τεχνολογία στα εργαλεία λογισμικού της, είναι πιθανό να διεισδύσει και σε άλλους κατασκευαστές τσιπ.

Η εκτύπωση χαρακτηριστικών σε κλίμακα νανομέτρου σε ένα τσιπ απαιτεί ένα κομμάτι διαφανούς χαλαζία που ονομάζεται φωτομάσκα. Ο χαλαζίας έχει ένα αποτυπωμένο μοτίβο του σχεδίου του τσιπ και λειτουργεί σαν στένσιλ. Με την ακτινοβολία υπεριώδους φωτός μέσω της μάσκας, που ονομάζεται έκθεση, το σχέδιο του τσιπ μπορεί να χαραχθεί πάνω στο πλακίδιο, δημιουργώντας έτσι τα δισεκατομμύρια τρισδιάστατα τρανζίστορ και τις δομές καλωδίων που αποτελούν ένα σύγχρονο τσιπ.

Τα πρώιμα εργαλεία κατασκευής τσιπ χρησιμοποιούσαν μια ενιαία φωτομάσκα για την εκτύπωση ενός ολόκληρου πλακιδίου, αλλά τα νέα τσιπ απαιτούν τόσο υψηλή ανάλυση που μια φωτομάσκα χρησιμοποιείται με ένα δικτυωτό για την εκτύπωση κάθε μήτρας στο πλακίδιο ξεχωριστά. Κάθε σχέδιο τσιπ απαιτεί πολλαπλές εκθέσεις για τη δημιουργία του σχεδίου του τσιπ σε στρώματα, και ο αριθμός των φωτομασκών που χρησιμοποιούνται κατά τη διαδικασία κατασκευής τσιπ ποικίλλει ανάλογα με το τσιπ- μπορεί να ξεπεράσει ακόμη και τις 100 μάσκες. Ωστόσο, έχουν εμφανιστεί νέα προβλήματα καθώς τα χαρακτηριστικά εκτύπωσης του εργαλείου είναι λεπτότερα από το μήκος κύματος του υπεριώδους φωτός που χρησιμοποιείται για τις εκθέσεις.

Η συνεχής συρρίκνωση των χαρακτηριστικών έχει οδηγήσει σε προβλήματα με την περίθλαση, η οποία ουσιαστικά "θολώνει" το σχέδιο που εκτυπώνεται στο πυρίτιο. Αυτά τα ζητήματα με τις οπτικές ατέλειες οφείλονται σε διάφορους παράγοντες, όπως η καμπυλότητα των κατόπτρων, οι χημικές ιδιότητες και οι μετατοπίσεις τοποθέτησης, μεταξύ άλλων, οι οποίοι απαιτούν μετριασμούς για να διασφαλιστεί ότι το σχέδιο εκτυπώνεται χωρίς ελαττώματα.



Οι τεχνικές Resolution Enhancement Technologies (RET) σε συνδυασμό με την υπολογιστική λιθογραφία εξουδετερώνουν τα προβλήματα σαφήνειας με τη διεξαγωγή πολύπλοκων μαθηματικών πράξεων που βελτιστοποιούν τη διάταξη της μάσκας, κάμπτοντας το φως με τέτοιο τρόπο ώστε οι κατασκευαστές τσιπ να μπορούν να επιτύχουν υψηλότερες αναλύσεις από ό,τι πριν. Ωστόσο, αυτή η εργασία γίνεται ολοένα και πιο απαιτητική σε υπολογισμούς, καθώς τα χαρακτηριστικά συρρικνώνονται ακόμη περισσότερο και δισεκατομμύρια περισσότερα τρανζίστορ προστίθενται σε κάθε σχεδιασμό, δημιουργώντας έναν κλιμακούμενο υπολογιστικό φόρτο εργασίας που αυξάνεται με κάθε νέα γενιά τσιπ.

Το κλειδί για την αντιμετώπιση του προβλήματος έγκειται στη δημιουργία ολοένα και πιο εξελιγμένων μασκών, οι οποίες όμως είναι απίστευτα πολύπλοκες - για παράδειγμα, η Intel αναφέρει ότι κάθε μία από τις μάσκες της περιέχει το ισοδύναμο των εκπληκτικών πέντε petabytes δεδομένων, ή δέκα φορές περισσότερα δεδομένα από μια ταινία IMAX. Η EUV υψηλής NAS και οι νέες τεχνικές, όπως η τεχνολογία αντίστροφης λιθογραφίας (ILT), η οποία χρησιμοποιεί καμπυλόγραμμες μάσκες, αναμένεται να αυξήσουν τον όγκο των δεδομένων που επεξεργάζονται οι μάσκες κατά 10X τα επόμενα χρόνια.

Η έλευση των μηχανών πολλαπλών ακτίνων, μιας νέας κατηγορίας εργαλείων δημιουργίας μασκών, επιτρέπει λεπτότερο έλεγχο της διαδικασίας δημιουργίας μασκών και επιτρέπει πολύ πιο σύνθετα σχέδια, όπως αυτά που συναντάμε στις καμπυλόγραμμες μάσκες. Ωστόσο, αυτό απαιτεί πολύ πιο έντονους υπολογισμούς. Το cuLitho της Nvidia έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει τον υπολογιστικό φόρτο εργασίας της λιθογραφίας στις GPU και, μέσω των βιβλιοθηκών λογισμικού της εταιρείας, να μειώσει τον χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση οποιουδήποτε συγκεκριμένου φόρτου εργασίας.

Η βιβλιοθήκη cuLitho μπορεί να ενσωματωθεί σε λογισμικό υπολογιστικής λιθογραφίας που σχεδιάζει μάσκες χρησιμοποιώντας ILT (καμπυλόγραμμα σχήματα), διόρθωση οπτικής εγγύτητας (OCP, η οποία χρησιμοποιεί σχήματα "Μανχάταν") και βελτιστοποίηση πηγής μάσκας (SMO).

Τώρα που το cuLitho έχει χρησιμοποιήσει γενετική AI και έχει μεταφερθεί στην παραγωγή, η Nvidia μοιράστηκε τα αποτελέσματα των δοκιμών της, με ένα φορτίο εργασίας Manhattan να παρουσιάζει βελτίωση 58X, ένα σχέδιο καμπυλόγραμμης μάσκας να λαμβάνει αύξηση της ταχύτητας κατά 45X και ένα φορτίο εργασίας Nvopc να λαμβάνει αύξηση 40X.

πηγή via DeepL