助攻台積電、ASML、新思科技!NVIDIA 做到了什麼突破性成就,加速下一代晶片誕生?

【TechOrange 編輯部導讀】ChatGPT、GPT-4 詔示著新運算時代的到來,在這個時代裡,算力成為了最關鍵的資源。

當世界的目光被生成式 AI 的發展吸引,NVIDIA 此次在 GTC 大會上宣布其於半導體領域的突破性成就,同樣不能被忽視。

攜手了晶片業其他三位巨人:台積電、ASML、新思科技,NVIDIA 打算怎麼靠「運算」顛覆晶片產業?

NVIDIA(輝達)22 日宣布一項突破性成就,將加速運算用在運算式微影技術領域。當前的晶片製程已接近物理學所能達到的極限, ASML、台積電與 Synopsys(新思科技)等半導體大廠透過採用此技術能夠加速設計及製造下一代晶片。

NVIDIA、台積電、ASML、Synopsys 四強合作

全球領先的晶圓代工廠台積電及電子設計自動化領導業者 Synopsys,將 NVIDIA 用於運算式微影的全新 cuLitho 軟體庫整合到其軟體、製程及系統中,以發揮最新一代 NVIDIA Hopper 架構 GPU 的優勢。晶圓生產設備製造商 ASML 與 NVIDIA 在 GPU 和 cuLitho 方面密切合作,計畫將對 GPU 的支援與都整合到所有運算式微影軟體產品中。

這項進步將使得晶片上可以用比現在更精細的電晶體和線路,同時加快上市時間,且提高為推動製程而全日運作之大規模資料中心的能源使用效率。

減少晶片業電力需求,加速更先進製程發展

NVIDIA 創辦人暨執行長黃仁勳表示:「晶片業是世界上幾乎所有其他產業的基礎。在微影技術現已達到物理學極限的情況下,NVIDIA 推出的 cuLitho,並且與我們的合作夥伴台積電、ASML 及 Synopsys 合作,將協助晶圓廠提高產量、減少碳足跡,且為 2 奈米及更先進的製程發展奠定基礎。」

在 GPU 上運行的 cuLitho,其效能較當前的微影技術(在矽晶圓上曝光圖案的過程)高出 40 倍,將可加速執行目前每年要用掉數百億 CPU 小時來處理的大規模運算工作負載。

cuLitho 讓 500 個 NVIDIA DGX H100 系統可以做到相當於 40,000 個 CPU 系統的工作量,平行運行運算式微影流程的所有部分,有助於減少電力需求量和降低可能影響環境的程度。

短期來看,使用 cuLitho 的晶圓廠可以每天將用電量減少 9 倍,又將光罩(晶片設計範本)生產量增加 3 到 5 倍。原本需要兩週時間才能生產出一個光罩,如今在一夜之間即可完成。

從長遠來看,cuLitho 將有助於創造出更好的設計規則、更高密度、更高產量及人工智慧驅動的微影技術。

台積電、ASML、新思科技怎麼說?

NVIDIA 與重要的合作夥伴配合,以順利推廣業界迅速採用這些新技術。

台積電總裁魏哲家表示:「cuLitho 團隊將曠日費時的作業交給 GPU 來執行,在加快運算式微影技術方面取得了重大進展。這項發展為台積電在晶片製造中更大範圍地部署反向微影技術和深度學習等微影技術解決方案,開創了新的可能性,為半導體微縮的持續提供重要貢獻 。」

ASML 執行長 Peter Wennink 表示:「我們計畫將對 GPU 的支援都整合到我們所有的運算式微影軟體產品中。我們與 NVIDIA 在 GPU 和 cuLitho 方面的合作,理應會為運算式微影技術帶來莫大好處,進而可以擴大半導體產業的規模。在高數值孔徑極紫外光微影時代尤為如此。」

Synopsys 董事長暨執行長 Aart de Geus 表示:「 運算式微影技術,特別是光學鄰近修正(OPC),推動了最先進晶片運算工作負載的界限。我們與 NVIDIA 合作在 cuLitho 平台上運行 Synopsys 的 OPC 軟體,將執行效能從過去數週的時間大幅縮短到目前只需數日即可完成!NVIDIA 與 Synopsys 兩強聯手,將繼續驅動半導體業驚人的發展躍進。」

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cuLitho 打通半導體發展關卡

近年來由於較新節點的電晶體數量較多,加上對精/度的要求更為嚴格,半導體製造業中最大的工作負荷所需的運算時間成本早就超過了摩爾定律。

未來的節點需要更精密的運算,又並非所有運算作業都能配合當前平台提供的可用運算頻寬,這麼一來便減緩了半導體業的創新腳步。cuLitho 不僅有助於打通這些關卡,還能協助開發出新的解決方案和創新技術,如曲線光罩、高數值孔徑極紫外光微影技術及新技術節點所需的次原子光阻建模。

如需更多資訊,歡迎觀看黃仁勳的 GTC 2023 大會主題演講,並且參加由 NVIDIA cuLitho 架構師 Vivek K. Singh 主持的《Accelerating Computational Lithography》會議。

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(責任編輯:藍立晴)

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