芯片制造巨头台积电和EDA头部企业新思科技在芯片生产上引入英伟达创新型计算光刻平台

英伟达于3月18日在宣布，为加快下一代先进半导体芯片的制造速度并克服物理限制，芯片巨头台积电和电子设计自动化软件提供商新思科技在生产中使用英伟达cuLitho计算光刻平台。

光刻是半导体制造中的一项关键工艺，用于在芯片表面上进行图案化。通常情况下，光刻工艺的成功和所需时间取决于所使用的光刻设备、所需的图案复杂度和精度、以及所用的光刻光源等因素。计算光刻是基于光学成像和光刻工艺模型，采用数字方法对光刻系统参数和工艺参数进行独立或综合优化设计，用于提高光刻成像精度和IC制造良率，缩短IC工艺研发周期，降低IC制造成本的一类技术的总称。

随着制程工艺不断升级，制程工艺已经从180nm、90nm演进到现在的7nm、5nm、3nm，逐步走向2nm、1nm甚至埃米级技术工艺，对产品架构、生产设备、生产材料带来了革命性的创新要求，电子设计自动化软件使用与后面芯片制造、封装测试环节联系也更加紧密，对仿真测试次数和处理系统繁琐程度都在不断提升，每次仿真测试都需要花费高昂成本。不同因素的快速变化，加大了对仿真测试方面需求，首当其冲便是计算光刻领域的要求。尤其对于90nm以下技术节点，必须采用计算光刻技术来提升光刻系统的成像性能，否则将无法实现尺寸精良的集成电路量产。

当前，计算光刻研究涉及光学理论、半导体技术、数学建模、数值优化、先进图像与信号处理、人工智能、电子化学材料等多个领域，是一个典型复杂的多学科交叉技术领域。计算光刻是半导体制造工艺中高度计算密集型的工作负载，已经发展成为芯片设计中最大计算负担。每年需要消耗数百亿小时的 CPU 计算时间。光掩模是芯片生产中的关键步骤，一个典型的光掩模组可能需要耗费 3000 万小时或以上的 CPU 计算时间，因此需要在半导体代工厂内建立大型数据中心。

英伟达在长达四年时间里与台积电、阿斯麦和新思科技共同努力推出了cuLitho计算光刻平台。借助加速计算，现在可以用 350 套 NVIDIA H100 系统取代 40000 套 CPU 系统，加入到整个芯片设计、制造生产的流程中，将会大幅提升工艺性能、增加吞吐量、缩短周期时间并减少功耗。从而，英伟达能够使用自家的GPU产品逐步替换了CPU产品，对自家产品的使用和推广均启动积极推动的作用。

英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋表示：“计算光刻技术是芯片制造的基石。我们与台积电和新思科技围绕 cuLitho 展开合作，通过加速计算和生成式 AI 为半导体微缩开辟了新的方向。”

自去年推出以来，cuLitho 为台积电的创新图案化技术带来了新的机遇。在共享工作流上进行的 cuLitho 测试显示，两家公司共同将曲线流程速度和传统曼哈顿式流程速度分别提升了 45 倍和近 60 倍。这两种流程的不同点在于曲线流程的光掩模形状为曲线，而曼哈顿式流程的光掩模形状被限制为水平或垂直。同时，晶圆厂工艺的许多变化都需要对 光学邻近效应校正（OPC ）进行修改，这增加了所需的计算量并给晶圆厂的开发周期带来了瓶颈。本次新品发布首次推出了适用于计算光刻技术的开创性生成式AI支持，借助 cuLitho 所提供的加速计算以及生成式 AI，这些成本和瓶颈都能得到缓解，使晶圆厂能够腾出可用的计算能力和工程带宽，以便在开发 2 纳米及更先进的新技术时设计出更多新颖的解决方案。

英伟达的cuLitho计算平台，不光为台积电和新思科技业务进行服务，同样能够应用在英伟达自己的创新产品中去，包括英伟达自己GPU芯片。英伟达先进的计算平台带来业务革命性创新的同时，也更将能促进产业生态的紧密联系，带来了多方共赢！