計算光刻速度提高40倍，臺積電預計6月將英偉達AI加速技術cuLitho

，英偉達與臺積電、ASML 和新思科技攜手合作，經歷四年開發，英偉達終于完成全新的 AI 加速技術 cuLitho。據介紹，CuLitho 可以將下一代芯片計算光刻度提高 40 倍以上，使得 2nm 及更先進芯片的制造成為可能。

cuLitho 是一個用于運算式微影函數庫，將可縮短先進制程芯片的光罩時程、拉升良率并大幅減低晶圓制造所需的能耗。

據臺灣聯合報，臺積電將在今年 6 月對 cuLitho 進行生產資格認證，并完成 2nm 試產，用于提升 2 納米制程良率，并縮短量產時程。

據介紹，用于計算光刻的全新 NVIDIA cuLitho 軟件庫已經被臺積電和新思科技集成到其最新一代 NVIDIA Hopper 架構 GPU 的軟件、制造流程和系統中，而設備制造商 ASML 則在 GPU 和 cuLitho 方面與 NVIDIA 密切合作，并計劃將對 GPU 的支持集成到其所有的計算光刻軟件產品中。

NVIDIA 黃仁勛表示，“芯片行業是世界上幾乎所有其他行業的基礎，隨著光刻技術達到物理極限，NVIDIA 推出 cuLitho 并與我們的合作伙伴 TSMC、ASML 和 Synopsys 合作，使晶圓廠能夠提高產量、減少碳足跡并為 2nm 及更高工藝奠定基礎?！?/p>

英偉達表示，相比目前的光刻技術 —— 在硅片上刻蝕圖案的過程 ——cuLitho 可帶來 40 倍的性能飛躍，大大加了速那種“每年消耗數百億 CPU 小時”的大規模計算工作。

據悉，它可以用500 個 NVIDIA DGX H100 系統實現原本 40000 個 CPU 系統才能完成的工作，并行運行計算光刻過程的所有部分，從而有助于減少電能需求和潛在的環境影響。

“計算光刻是芯片設計和制造領域中最大的計算工作負載，每年消耗數百億 CPU 小時。大型數據中心 24x7 全天候運行，以便創建用于光刻系統的掩膜板。這些數據中心是芯片制造商每年投資近 2000 億美元的資本支出的一部分?！秉S仁勛表示，cuLitho 能夠將計算光刻的速度提高到原來的 40 倍。舉例來說，英偉達 H100 GPU 的制造需要 89 塊掩膜板，在 CPU 上運行時，處理單個掩膜板需要兩周時間，而在 GPU 上運行 cuLitho 只需 8 小時。

據介紹，臺積電可通過在 500 個 DGX H100 系統上使用 cuLitho 加速，將功率從 35MW 降至 5MW，替代此前用于計算光刻的 40000 臺 CPU 服務器。使用 cuLitho 的晶圓廠每天可以生產 3-5 倍多的掩模，但僅需要當前配置電力的 1/9。

當然，cuLitho 加速庫雖然也可以與 Ampere 和 Volta GPU 兼容，但 Hopper 才是目前最快的解決方案。

根據IT之家此前報道，臺積電在竹科寶山二期興建 Fab 20 超大型晶圓廠將會用作 2nm 生產基地，并成為 2nm 重鎮，Fab20 廠區第一期預計將會在 2024 年開始風險試產，2025 年開始量產，同時第二期目前正在興建中，預期將在第一期量產后逐步開始進入風險性試產及量產。

根據四家半導體大廠的合作計劃，這項技術的進步將使得芯片上可以用比現在更精細的線路，同時加快上市時間，且提高為推動制程而全日運作的大規模資料中心的能源使用效率。

臺積電總裁魏哲家表示，cuLitho 團隊將曠日費時的作業交由 GPU 來執行，在加快運算式微影技術方面獲重大進展。此發展為臺積電在芯片制造中更大范圍地部署反向微影技術和深度學習等微影技術解決方案帶來可能性，為半導體微縮的持續提供重要貢獻。