Plattform für computergestützte Lithografie KI bringt mehr Tempo in die Halbleiterfertigung

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Die Plattform cuLitho von Nvidia soll die rechenintensivste Arbeit in der Halbleiterfertigung um das 40- bis 60-fache beschleunigen und die Branche für neue generative KI-Algorithmen begeistern.

Nvidia gibt bekannt, dass TSMC und Synopsys die Nvidia-Plattform für computergestützte Lithografie in Produktion nehmen, um die Fertigung zu beschleunigen und die Grenzen der Physik für die nächste Generation moderner Halbleiterchips zu erweitern. TSMC, die technisch führende Foundry, und Synopsys, wichtiger Anbieter von Lösungen für das Silizium- und Systemdesign, haben Nvidia cuLitho in ihre Software, Fertigungsprozesse und Systeme integriert, um die Chip-Fertigung zu beschleunigen und in Zukunft die neueste Generation der Nvidia- Blackwell-Architektur-GPUs zu unterstützen.

"Computergestützte Lithografie ist ein Eckpfeiler der Chipfertigung", sagte Jensen Huang, Gründer und CEO von Nvidia. "Unsere Arbeit an cuLitho, in Partnerschaft mit TSMC und Synopsys, wendet beschleunigtes Rechnen und generative KI an, um neue Grenzen für die Halbleiterskalierung zu eröffnen."

Nvidia stellte außerdem neue generative KI-Algorithmen vor, die cuLitho, eine Bibliothek für GPU-beschleunigte computergestützte Lithografie, verbessern und den Halbleiterherstellungsprozess im Vergleich zu aktuellen CPU-basierten Methoden drastisch verbessern.

Halbleiterhersteller entwickeln cuLitho-Plattform weiter

Die computergestützte Lithografie ist die rechenintensivste Aufgabe im Halbleiterherstellungsprozess und beansprucht jährlich mehrere Milliarden Stunden an CPUs. Ein typischer Maskensatz für einen Chip - ein Schlüsselschritt in der Produktion - kann 30 Millionen oder mehr Stunden CPU-Rechenzeit in Anspruch nehmen, was große Rechenzentren in Halbleiterfabriken erforderlich macht. Mit beschleunigtem Rechnen können 350 Nvidia H100-Systeme jetzt 40'000 CPU-Systeme ersetzen, was die Produktionszeit beschleunigt und gleichzeitig Kosten, Platz und Energie spart

"Unsere Zusammenarbeit mit Nvidia bei der Integration von GPU-beschleunigtem Rechnen in den TSMC-Workflow hat zu großen Leistungssprüngen, dramatischen Durchsatzverbesserungen, verkürzten Zykluszeiten und reduziertem Energiebedarf geführt", sagte Dr. C.C. Wei, CEO von TSMC. "Wir führen Nvidia cuLitho bei TSMC in die Produktion ein und nutzen diese computergestützte Lithografie-Technologie, um eine entscheidende Komponente der Halbleiterskalierung voranzutreiben."

Seit seiner Einführung im vergangenen Jahr hat cuLitho es TSMC ermöglicht, neue Möglichkeiten für innovative Strukturierungstechnologien zu eröffnen. Bei der Erprobung von cuLitho in gemeinsamen Workflows haben die Unternehmen gemeinsam eine 45-fache Beschleunigung von curvilinearen Abläufen und eine fast 60-fache Verbesserung von traditionellen Abläufen im Manhattan-Style festgestellt. Diese beiden Arten von Flows unterscheiden sich - bei curvilinear werden die Maskenformen durch Kurven dargestellt, während die Manhattan-Maskenformen entweder horizontal oder vertikal sein müssen.

"Seit mehr als zwei Jahrzehnten sind die Proteus-Maskensyntheseprodukte von Synopsys die produktionserprobte Wahl zur Beschleunigung der Computerlithografie - der anspruchsvollsten Arbeitslast in der Halbleiterfertigung", sagte Sassine Ghazi, Präsident und CEO von Synopsys. "Mit dem Übergang zu fortgeschrittenen Knoten hat sich die Komplexität und der Rechenaufwand in der Lithografie drastisch erhöht. Unsere Zusammenarbeit mit TSMC und Nvidia ist von entscheidender Bedeutung für die Skalierung auf Angstrom-Ebene, da wir fortschrittliche Technologien entwickeln, um die Durchlaufzeit durch die Leistung von beschleunigtem Rechnen um Größenordnungen zu reduzieren."

Proteus-Software von Synopsis

Die Proteus-Software von Synopsys zur optischen Nahbereichskorrektur (Optical proximity correction), die auf der Nvidia cuLitho-Softwarebibliothek läuft, beschleunigt die Rechenleistung im Vergleich zu aktuellen CPU-basierten Methoden erheblich. Mit den Proteus-Maskensyntheseprodukten können Hersteller wie TSMC außergewöhnliche Präzision, Effizienz und Geschwindigkeit bei der Proximity-Korrektur, der Modellbildung für die Korrektur und der Analyse von Proximity-Effekten auf korrigierten und unkorrigierten IC-Layoutmustern erreichen und damit den Chip-Herstellungsprozess revolutionieren.

Unterstützung durch generative KI

Nvidia hat Algorithmen zur Anwendung generativer KI entwickelt, um den Wert der cuLitho-Plattform weiter zu steigern. Der neue generative KI-Workflow bietet zusätzlich zu den beschleunigten Prozessen, die durch cuLitho ermöglicht werden, eine zweifache Beschleunigung. Die Anwendung von generativer KI ermöglicht die Erstellung einer nahezu perfekten inversen Maske oder einer inversen Lösung, um die Beugung des Lichts zu berücksichtigen. Die endgültige Maske wird dann durch traditionelle und physikalisch strenge Methoden abgeleitet, wodurch der gesamte OPC-Prozess um den Faktor zwei beschleunigt wird.
 Viele Änderungen im Fertigungsprozess machen derzeit eine Überarbeitung der OPC erforderlich, was den erforderlichen Rechenaufwand in die Höhe treibt und zu Engpässen im Entwicklungszyklus der Fertigung führt. Diese Kosten und Engpässe werden durch die beschleunigte Rechenleistung von cuLitho und die generative KI gemildert, so dass die Fabriken die verfügbare Rechenkapazität und technische Bandbreite für die Entwicklung neuartiger Lösungen bei der Entwicklung neuer Technologien für 2nm und darüber hinaus nutzen können. Um mehr zu erfahren, sehen Sie sich die GTC-Keynote von Huang an. Melden Sie sich bis zum 21. März für die GTC an, um an mehr als 900 Sessions von Nvidia und Branchenführern teilzunehmen.

Weitere Informationen:  https://www.synopsys.com/manufacturing/mask-solutions/proteus.html und https://www.nvidia.com/de-de/ 

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