Con voi còi
Writer
Trong “Hội nghị thượng đỉnh NVIDIA AI” tổ chức tại Washington vào thứ Ba, ngày 8 tháng 10, giờ miền Đông, NVIDIA đã nhấn mạnh những thành tựu hợp tác với TSMC trong lĩnh vực điện toán tăng tốc: Nền tảng in thạch bản tính toán của NVIDIA có tên cuLitho đang được TSMC đưa vào sản xuất và tăng tốc điện toán đã được cải thiện đáng kể hơn nữa. Nó làm tăng tốc độ in thạch bản tính toán, một bước nền tảng trong sản xuất chip và giảm mức tiêu thụ năng lượng.
NVIDIA cho biết cuLitho mang khả năng tính toán tăng tốc vào lĩnh vực in thạch bản tính toán. Việc đưa cuLitho vào sản xuất cho phép TSMC tăng tốc phát triển công nghệ chip thế hệ tiếp theo vào thời điểm mà quy trình sản xuất hiện tại đang tiến gần đến giới hạn của vật lý. Việc TSMC ứng dụng cuLitho vào sản xuất có thể tăng tốc độ sản xuất chip bán dẫn tiên tiến thế hệ tiếp theo và vượt qua các giới hạn vật lý.
Kỹ thuật in thạch bản tính toán là một bước quan trọng trong sản xuất chip máy tính. ASML định nghĩa nó là việc sử dụng mô hình hóa, mô phỏng và phân tích dữ liệu trên máy tính để dự đoán, sửa chữa, tối ưu hóa và xác minh hiệu suất hình ảnh của quy trình in thạch bản trong một loạt các điều kiện mẫu, quy trình và hệ thống. Nó liên quan đến các phép tính phức tạp như vật lý điện từ, quang hóa, hình học tính toán, tối ưu hóa lặp và tính toán phân tán, đồng thời là khối lượng công việc đòi hỏi nhiều tính toán nhất trong toàn bộ quá trình thiết kế và sản xuất chất bán dẫn. Các xưởng đúc thường thiết lập các trung tâm dữ liệu lớn dành riêng cho những tính toán này. Ngày nay, kích thước của các chip tiên tiến ngày càng nhỏ hơn, xuống tới 3nm trở xuống, đòi hỏi tính toán in thạch bản chính xác hơn và thời gian cần thiết để tính toán in thạch bản cũng ngày càng tăng. Các thiết kế mặt kẻ ô phức tạp khó đạt được nếu không có kỹ thuật in thạch bản tính toán mạnh mẽ hơn. Kỹ thuật in thạch bản tính toán trước đây từng là một trở ngại trong việc đưa các nút công nghệ và kiến trúc máy tính mới ra thị trường.
Tại Hội nghị nhà phát triển NVIDIA GTC năm ngoái, NVIDIA đã phát hành thư viện phần mềm công nghệ in thạch bản tính toán cuLitho dựa trên GPU, được biết đến là phần mềm thay đổi luật chơi trong lĩnh vực in thạch bản tính toán. Cốt lõi của cuLitho là một tập hợp các thuật toán song song do các nhà khoa học NVIDIA phát minh để tính toán tất cả các phần của quy trình in thạch bản chạy song song. Những gì ban đầu yêu cầu 40.000 hệ thống CPU giờ đây có thể được hoàn thành chỉ với 500 hệ thống NVIDIA DGX H100. Fab sử dụng cuLitho có thể tăng sản lượng photomask hàng ngày lên 3-5 lần, đồng thời mức tiêu thụ điện năng có thể giảm 9 lần so với cấu hình hiện tại.
Hôm thứ Ba, NVIDIA đã nhắc lại kết quả được công bố tại hội nghị GTC năm nay. Hàng năm, các xưởng đúc tiên tiến dành hàng chục tỷ giờ tính toán CPU để tính toán in thạch bản. Một bộ mặt nạ chip thường có thể yêu cầu thời gian tính toán CPU từ 30 triệu giờ trở lên. , vì vậy các xưởng đúc phải có trung tâm dữ liệu lớn. Thông qua tính toán tăng tốc, 350 hệ thống GPU NVIDIA H100 Tensor Core giờ đây có thể thay thế 40.000 hệ thống CPU , tăng tốc sản xuất đồng thời giảm chi phí, yêu cầu về không gian và mức tiêu thụ điện năng.
Giám đốc điều hành TSMC Wei Zhejia cho biết tại hội nghị NVIDIA GTC năm nay rằng bằng cách tích hợp tính toán tăng tốc GPU vào quy trình làm việc của TSMC với NVIDIA, TSMC đã cải thiện đáng kể hiệu suất, tăng thông lượng, rút ngắn thời gian chu kỳ và giảm mức tiêu thụ điện năng.
Nvidia đã tiết lộ tại hội nghị GTC năm nay rằng kể từ khi ra mắt vào năm ngoái, cuLitho đã mang đến những cơ hội mới cho công nghệ tạo khuôn sáng tạo của TSMC. Thử nghiệm cuLitho trên quy trình làm việc chung cho thấy NVIDIA và TSMC đã cùng nhau tăng tốc độ xử lý đường cong lên 45 lần và tốc độ xử lý đường cong truyền thống của Manhattan lên gần 60 lần . Sự khác biệt giữa hai quy trình là hình dạng mặt nạ ảnh của quy trình cong bị cong, trong khi hình dạng mặt nạ ảnh của quy trình Manhattan bị giới hạn theo chiều ngang hoặc chiều dọc.
Hôm thứ Ba, Nvidia cũng đề cập đến thuật toán ứng dụng AI tổng quát mà hãng đã phát triển. Thuật toán này đã được chứng minh là làm tăng giá trị của nền tảng cuLitho. Dựa trên tốc độ xử lý được tăng tốc của cuLitho, quy trình làm việc AI tổng hợp mới tăng gấp ba lần tốc độ. Việc áp dụng Generative AI có thể tạo ra một photomask nghịch đảo hoặc giải pháp nghịch đảo gần như hoàn hảo để giải quyết vấn đề nhiễu xạ ánh sáng trong kỹ thuật in thạch bản tính toán, sau đó lấy ra photomask cuối cùng thông qua các phương pháp vật lý nghiêm ngặt truyền thống, từ đó tích hợp toàn bộ quá trình hiệu chỉnh độ gần quang học (OPC) là nhanh gấp đôi.
OPC đã được sử dụng trong in thạch bản bán dẫn trong ba mươi năm. Nvidia cho biết trong ba mươi năm qua, hiếm có công nghệ nào mang lại những thay đổi nhanh chóng như vậy cho OPC như tính toán tăng tốc và AI. Những kỹ thuật này làm cho các mô phỏng vật lý trở nên chính xác hơn và hỗ trợ các kỹ thuật toán học vốn từng tiêu tốn nhiều tài nguyên.
Nhiều thay đổi trong quy trình fab hiện tại yêu cầu sửa đổi OPC, điều này làm tăng số lượng tính toán và tạo ra nút thắt cổ chai trong chu kỳ phát triển của fab. Những cải tiến đáng kể về tốc độ in thạch bản tính toán đã đẩy nhanh tốc độ mà các nhà máy có thể tạo ra từng mặt nạ, từ đó rút ngắn thời gian chu trình tổng thể để phát triển các nút công nghệ mới. Quan trọng hơn, nó cho phép thực hiện các phép tính mới mà trước đây không thể thực hiện được.
Ví dụ, Nvidia cho biết công nghệ in thạch bản ngược đã được đề xuất trong tài liệu khoa học cách đây 20 năm, nhưng do thời gian tính toán dài nên phần lớn không thể đạt được các phép tính chính xác trên toàn bộ quy mô chip. Với cuLitho, điều này không còn xảy ra nữa. Các xưởng đúc hàng đầu sẽ sử dụng nó để cải tiến các giải pháp nghịch đảo và đường cong giúp tạo ra thế hệ chất bán dẫn mạnh mẽ tiếp theo.
NVIDIA cho biết cuLitho mang khả năng tính toán tăng tốc vào lĩnh vực in thạch bản tính toán. Việc đưa cuLitho vào sản xuất cho phép TSMC tăng tốc phát triển công nghệ chip thế hệ tiếp theo vào thời điểm mà quy trình sản xuất hiện tại đang tiến gần đến giới hạn của vật lý. Việc TSMC ứng dụng cuLitho vào sản xuất có thể tăng tốc độ sản xuất chip bán dẫn tiên tiến thế hệ tiếp theo và vượt qua các giới hạn vật lý.
Kỹ thuật in thạch bản tính toán là một bước quan trọng trong sản xuất chip máy tính. ASML định nghĩa nó là việc sử dụng mô hình hóa, mô phỏng và phân tích dữ liệu trên máy tính để dự đoán, sửa chữa, tối ưu hóa và xác minh hiệu suất hình ảnh của quy trình in thạch bản trong một loạt các điều kiện mẫu, quy trình và hệ thống. Nó liên quan đến các phép tính phức tạp như vật lý điện từ, quang hóa, hình học tính toán, tối ưu hóa lặp và tính toán phân tán, đồng thời là khối lượng công việc đòi hỏi nhiều tính toán nhất trong toàn bộ quá trình thiết kế và sản xuất chất bán dẫn. Các xưởng đúc thường thiết lập các trung tâm dữ liệu lớn dành riêng cho những tính toán này. Ngày nay, kích thước của các chip tiên tiến ngày càng nhỏ hơn, xuống tới 3nm trở xuống, đòi hỏi tính toán in thạch bản chính xác hơn và thời gian cần thiết để tính toán in thạch bản cũng ngày càng tăng. Các thiết kế mặt kẻ ô phức tạp khó đạt được nếu không có kỹ thuật in thạch bản tính toán mạnh mẽ hơn. Kỹ thuật in thạch bản tính toán trước đây từng là một trở ngại trong việc đưa các nút công nghệ và kiến trúc máy tính mới ra thị trường.
Tại Hội nghị nhà phát triển NVIDIA GTC năm ngoái, NVIDIA đã phát hành thư viện phần mềm công nghệ in thạch bản tính toán cuLitho dựa trên GPU, được biết đến là phần mềm thay đổi luật chơi trong lĩnh vực in thạch bản tính toán. Cốt lõi của cuLitho là một tập hợp các thuật toán song song do các nhà khoa học NVIDIA phát minh để tính toán tất cả các phần của quy trình in thạch bản chạy song song. Những gì ban đầu yêu cầu 40.000 hệ thống CPU giờ đây có thể được hoàn thành chỉ với 500 hệ thống NVIDIA DGX H100. Fab sử dụng cuLitho có thể tăng sản lượng photomask hàng ngày lên 3-5 lần, đồng thời mức tiêu thụ điện năng có thể giảm 9 lần so với cấu hình hiện tại.
Hôm thứ Ba, NVIDIA đã nhắc lại kết quả được công bố tại hội nghị GTC năm nay. Hàng năm, các xưởng đúc tiên tiến dành hàng chục tỷ giờ tính toán CPU để tính toán in thạch bản. Một bộ mặt nạ chip thường có thể yêu cầu thời gian tính toán CPU từ 30 triệu giờ trở lên. , vì vậy các xưởng đúc phải có trung tâm dữ liệu lớn. Thông qua tính toán tăng tốc, 350 hệ thống GPU NVIDIA H100 Tensor Core giờ đây có thể thay thế 40.000 hệ thống CPU , tăng tốc sản xuất đồng thời giảm chi phí, yêu cầu về không gian và mức tiêu thụ điện năng.
Giám đốc điều hành TSMC Wei Zhejia cho biết tại hội nghị NVIDIA GTC năm nay rằng bằng cách tích hợp tính toán tăng tốc GPU vào quy trình làm việc của TSMC với NVIDIA, TSMC đã cải thiện đáng kể hiệu suất, tăng thông lượng, rút ngắn thời gian chu kỳ và giảm mức tiêu thụ điện năng.
Nvidia đã tiết lộ tại hội nghị GTC năm nay rằng kể từ khi ra mắt vào năm ngoái, cuLitho đã mang đến những cơ hội mới cho công nghệ tạo khuôn sáng tạo của TSMC. Thử nghiệm cuLitho trên quy trình làm việc chung cho thấy NVIDIA và TSMC đã cùng nhau tăng tốc độ xử lý đường cong lên 45 lần và tốc độ xử lý đường cong truyền thống của Manhattan lên gần 60 lần . Sự khác biệt giữa hai quy trình là hình dạng mặt nạ ảnh của quy trình cong bị cong, trong khi hình dạng mặt nạ ảnh của quy trình Manhattan bị giới hạn theo chiều ngang hoặc chiều dọc.
Hôm thứ Ba, Nvidia cũng đề cập đến thuật toán ứng dụng AI tổng quát mà hãng đã phát triển. Thuật toán này đã được chứng minh là làm tăng giá trị của nền tảng cuLitho. Dựa trên tốc độ xử lý được tăng tốc của cuLitho, quy trình làm việc AI tổng hợp mới tăng gấp ba lần tốc độ. Việc áp dụng Generative AI có thể tạo ra một photomask nghịch đảo hoặc giải pháp nghịch đảo gần như hoàn hảo để giải quyết vấn đề nhiễu xạ ánh sáng trong kỹ thuật in thạch bản tính toán, sau đó lấy ra photomask cuối cùng thông qua các phương pháp vật lý nghiêm ngặt truyền thống, từ đó tích hợp toàn bộ quá trình hiệu chỉnh độ gần quang học (OPC) là nhanh gấp đôi.
OPC đã được sử dụng trong in thạch bản bán dẫn trong ba mươi năm. Nvidia cho biết trong ba mươi năm qua, hiếm có công nghệ nào mang lại những thay đổi nhanh chóng như vậy cho OPC như tính toán tăng tốc và AI. Những kỹ thuật này làm cho các mô phỏng vật lý trở nên chính xác hơn và hỗ trợ các kỹ thuật toán học vốn từng tiêu tốn nhiều tài nguyên.
Nhiều thay đổi trong quy trình fab hiện tại yêu cầu sửa đổi OPC, điều này làm tăng số lượng tính toán và tạo ra nút thắt cổ chai trong chu kỳ phát triển của fab. Những cải tiến đáng kể về tốc độ in thạch bản tính toán đã đẩy nhanh tốc độ mà các nhà máy có thể tạo ra từng mặt nạ, từ đó rút ngắn thời gian chu trình tổng thể để phát triển các nút công nghệ mới. Quan trọng hơn, nó cho phép thực hiện các phép tính mới mà trước đây không thể thực hiện được.
Ví dụ, Nvidia cho biết công nghệ in thạch bản ngược đã được đề xuất trong tài liệu khoa học cách đây 20 năm, nhưng do thời gian tính toán dài nên phần lớn không thể đạt được các phép tính chính xác trên toàn bộ quy mô chip. Với cuLitho, điều này không còn xảy ra nữa. Các xưởng đúc hàng đầu sẽ sử dụng nó để cải tiến các giải pháp nghịch đảo và đường cong giúp tạo ra thế hệ chất bán dẫn mạnh mẽ tiếp theo.
