TSMC, el líder mundial en la fabricación de semiconductores, se estaba moviendo hacia la producción con la plataforma de litografía computacional de NVIDIA, llamada cuLitho, para acelerar la fabricación y empujar los límites de la física para la próxima generación de chips semiconductores avanzados.
Importancia de la litografía computacional
Un paso importante en la fabricación de chips, la litografía computacional estaba involucrada en la transferencia de circuitos a silicio. Requiere un cálculo complejo — que implica física electromagnética, fotociencia, geometría computacional, optimización iterativa y computación distribuida. Una fundición típica dedicaba enormes centros de datos a este cálculo, y aún así este paso había sido tradicionalmente un cuello de botella para llevar nuevos nodos de tecnología y arquitecturas de computadora al mercado.
Carga de trabajo intensiva en computación
La litografía computacional es también la carga de trabajo más intensiva en computación en todo el proceso de diseño y fabricación de semiconductores. Consumia decenas de miles de millones de horas al año en CPUs en las fundiciones más avanzadas. Un conjunto de máscaras típico para un chip podía requerir 30 millones de horas o más de tiempo de computación en CPU, lo que requería grandes centros de datos dentro de las fundiciones de semiconductores. Con la computación acelerada, 350 sistemas basados en GPUs NVIDIA H100 Tensor Core podían ahora reemplazar 40,000 sistemas de CPU, acelerando el tiempo de producción, mientras que se reducían costos, espacio y energía.
Avances con NVIDIA cuLitho
NVIDIA cuLitho trae computación acelerada al campo de la litografía computacional. Llevar cuLitho a producción estaba permitiendo a TSMC acelerar el desarrollo de la tecnología de chips de próxima generación, justo cuando los procesos de producción actuales se acercaban a los límites de lo que la física permite.
“Nuestro trabajo con NVIDIA para integrar la computación acelerada en el flujo de trabajo de TSMC ha resultado en grandes avances en el rendimiento, una mejora dramática del rendimiento, reducción del tiempo de ciclo y menores requisitos de energía”, dijo el Dr. C.C. Wei, CEO de TSMC, en la conferencia GTC celebrada anteriormente este año.
Aplicaciones de inteligencia artificial generativa
NVIDIA también había desarrollado algoritmos para aplicar inteligencia artificial generativa para mejorar el valor de la plataforma cuLitho. Se había demostrado que un nuevo flujo de trabajo de IA generativa lograba un aumento adicional de velocidad de 2x sobre los procesos acelerados habilitados a través de cuLitho.
La aplicación de la IA generativa permitía la creación de una máscara inversa casi perfecta o solución inversa para tener en cuenta la difracción de la luz involucrada en la litografía computacional. La máscara final se derivaba luego mediante métodos tradicionales y físicamente rigurosos, acelerando el proceso de corrección óptica de proximidad en 2x.
Transformación en el campo de la litografía
El uso de la corrección óptica de proximidad en la litografía de semiconductores tiene ahora tres décadas. Aunque el campo había beneficiado de numerosas contribuciones durante este período, raramente había visto una transformación tan rápida como la proporcionada por las tecnologías gemelas de la computación acelerada y la IA. Juntas, estas permitían una simulación más precisa de la física y la realización de técnicas matemáticas que antes eran prohibitivamente intensivas en recursos.
Este enorme aumento en la velocidad de la litografía computacional aceleraba la creación de cada máscara en la fábrica, lo que aceleraba el tiempo total de ciclo para desarrollar un nuevo nodo tecnológico. Más importante aún, hacía posibles cálculos nuevos que anteriormente eran impracticables.
Soluciones de litografía inversa
Por ejemplo, aunque las técnicas de litografía inversa se habían descrito en la literatura científica durante dos décadas, una realización precisa a escala de chip completo había sido en gran medida imposible porque el cálculo tomaba demasiado tiempo. Con cuLitho, eso ya no era el caso. Las fundiciones más avanzadas lo utilizarían para aumentar las soluciones inversas y curvilíneas que ayudarían a crear la próxima generación de semiconductores potentes.
Imagen cortesía de TSMC.
