在2nm工艺节点生产上,台积电在光刻计算方面,一改过去依赖于CPU的方式,将导入以英伟达的DGX H100的AI系统进行协助生产。除了英伟达,ASML、EDA巨头新思科技(Synoposys)也将参与到台积电2nm试产的前置作业。

近日,有媒体报道,晶圆代工大厂台积电近期已经启动了2nm试产的前置作业,同时将导入英伟达先进的DGX H100的AI系统,来大幅提升试产效率,减少能源消耗。预计,苹果、英伟达(NVIDIA)等大厂都将会是台积电2nm量产后的首批客户。

尽管台积电对相关的传闻不作评论,但强调2nm技术研发进展顺利,预计2025年量产。

据悉,为应对2nm试产前置作业,台积电内部已经调配千人以上的研发人员到竹科研发厂区做准备。台积电初期会先在竹科建立小量试产生产线,目标今年试产近千片。若试产顺利后,将导入后续建设完成的竹科宝山Fab 20厂,且由该厂团队接力冲刺2024年风险试产与2025年量产目标。

2022年6月,在2022年北美技术论坛上,台积电正式推出了N2(2纳米级)制程技术,将于2025年量产。这也是台积电首次使用全新的环绕闸极(GAA)晶体管架构的工艺技术。

今年4月,在2023年北美技术研讨会上,台积电披露了其2025-2026年及以后即将推出的N2 2nm级生产节点计划的更多细节,包括其将在2nm工艺节点引入新型的GAAFET结构,即门全包围场效应晶体管(Gate-All-Around FET)结构。

根据台积电介绍,相较于N3E制程技术,N2技术可在相同功耗下,性能最快增加15%;在相同频率下,功耗可降低30%,同时晶片密度增加逾15%。而这一N2工艺将会在2025年进入量产。

值得一提的是,在2nm工艺节点生产上,台积电在光刻计算方面,一改过去依赖于CPU的方式,将导入以英伟达的DGX H100的AI系统进行协助生产。据悉,英伟达在今年3月发布的面向芯片制造行业的突破性技术——NVIDIAcuLitho计算光刻库,可以将计算光刻加速40倍以上,使得2nm及更先进芯片的制造成为可能。

英伟达CEO黄仁勋表示,“计算光刻是芯片设计和制造领域中最大的计算工作负载,每年消耗数百亿CPU小时。大型数据中心24x7全天候运行,以便创建用于光刻系统的掩膜板。这些数据中心是芯片制造商每年投资近2000亿美元的资本支出的一部分。”

据了解,计算光刻通常包括光学邻近效应修正(OPC)、光源-掩膜协同优化技术(SMO)、多重图形技术(MPT)、反演光刻技术(ILT)等四大技术。当芯片的关键尺寸小于光源波长的时候,所需要的掩膜板越来越复杂。几十年来,芯片在制造过程中制作掩膜一直是半导体制造中的关键环节,特别是随着芯片缩微化至3nm及以下,不仅需要更加精准的光刻计算,而且光刻计算所需的时间也越来越长。

然而,英伟达cuLitho能够将计算光刻的速度提高到原来的40倍,不仅大大提升了计算光刻的效率,也大幅度降低了能耗。

据悉,台积电可通过在500个DGX H100系统上使用cuLitho加速,将功率从35MW降至5MW,替代此前用于计算光刻的40000台CPU服务器。使用cuLitho的晶圆厂,每天可以生产3-5倍多的光掩膜,且仅使用当前配置电力的1/9。以英伟达H100 GPU为例,这款GPU的制造需要89块掩膜板,当在CPU上运行时,处理单个掩膜板需要两周时间,而在GPU上运行cuLitho只需8小时。

据悉,除了英伟达,ASML、EDA巨头新思科技(Synoposys)也将参与到台积电2nm试产的前置作业。

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