CuLitho da NVIDIA acelera produção de chips para TSMC e Synopsys

Já se passou um ano desde que a NVIDIA lançou o cuLitho, uma solução de software abrangente projetada especificamente para o setor de fabricação de semicondutores. Esta ferramenta inovadora permite a transferência contínua de quantidades substanciais de dados necessários para o processamento computacional de litografia de unidades centrais de processamento (CPUs) para unidades de processamento gráfico (GPUs). Ao fazê-lo, não só acelera o tempo de produção global, o que é particularmente crucial durante períodos de elevada procura, mas também facilita melhorias contínuas destinadas a ultrapassar os limites das limitações físicas.

A litografia computacional representa uma carga computacional significativa no processo de fabricação de circuitos integrados, com um consumo anual estimado de dezenas de bilhões de horas de processamento pelas CPUs. No entanto, esta etapa desempenha um papel crítico no aumento do rendimento e da qualidade dos chips através da execução de simulações litográficas.

Uma variedade padrão de máscaras incorporadas em um microchip pode exigir mais de trinta milhões de horas de processamento computacional, obrigando, consequentemente, fabricantes de semicondutores como TSMC, Samsung e Intel a estabelecer centros de dados substanciais em suas instalações de produção.

A utilização de GPUs neste processo tem o potencial de resultar em uma redução substancial no tempo necessário para a conclusão. De acordo com as afirmações da NVIDIA, apenas 35 sistemas equipados com suas GPUs H100 são capazes de alcançar resultados que de outra forma exigiriam aproximadamente 40.000 sistemas baseados em CPU. Isto não apenas agiliza a produção, mas também reduz despesas gerais, requisitos físicos de espaço e consumo de energia.

Durante a palestra de abertura do GTC 2024, onde Jensen Huang apresentou a arquitetura Blackwell, a NVIDIA revelou que a TSMC e a Synopsys agora estão utilizando “cuLitho” em seus fluxos de trabalho de produção. Este anúncio significa que estas empresas integraram esta tecnologia nas suas operações regulares, pois tiveram ampla oportunidade de se familiarizarem com ela através de testes e avaliações prévias.

A TSMC atua como uma importante parceira de fabricação de chips para gigantes da tecnologia renomados como NVIDIA, Apple e AMD, enquanto a Synopsys desempenha um papel fundamental na transformação de designs de chips conceitualizados em realidades tangíveis por meio de sua especialização em soluções de software de Automação de Design Eletrônico (EDA).

Através da incorporação da biblioteca NVIDIA cuLitho em sua infraestrutura de software, ambas as empresas aspiram acelerar o ciclo de vida geral de produção de semicondutores, acelerando assim a transição do desenvolvimento para a implantação comercial.

A implementação da litografia computacional representa um avanço significativo no campo da produção de chips, afirma Jensen Huang, fundador e CEO da NVIDIA. Através dos nossos esforços de colaboração com a TSMC e a Synopsys, aproveitámos o poder da computação acelerada e da inteligência artificial generativa para desbloquear novas possibilidades de miniaturização de semicondutores.

Ao longo do processo de fabricação do chip, existem diversas etapas que devem ser seguidas para a produção de um circuito integrado funcional. Essas etapas incluem a fase inicial de projeto, onde os engenheiros criam representações digitais dos circuitos desejados; a fase de projeto físico, que envolve a disposição dos componentes e o roteamento dos sinais entre eles; a etapa de fabricação, durante a qual os chips são realmente produzidos por meio de diversos processos, como fotolitografia e gravação; e, finalmente, a fase de teste e embalagem, onde cada chip individual é testado quanto à funcionalidade antes de ser montado em um produto final.

Após um período de um ano, culminando na utilização de técnicas de inteligência artificial generativas de ponta, o desempenho do culitho foi significativamente melhorado quando comparado com metodologias tradicionais baseadas em unidades de processamento central (CPU) empregadas na indústria de fabricação de semicondutores. Na verdade, conforme defendido pela NVIDIA, essas soluções avançadas de IA demonstraram a capacidade de fornecer um impressionante aumento duplo na aceleração em relação à iteração do culitho de seu antecessor.

A inteligência artificial generativa facilita a geração de uma máscara inversa extremamente precisa ou solução inversa que leva em conta a difração de luz. Isto permite o desenvolvimento da máscara final através da utilização de técnicas convencionais e fisicamente robustas. Como resultado, isso acelera todo o procedimento de correção em óptica conhecido como correção de proximidade óptica (OPC) por uma margem significativa.

A Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) relatou melhorias significativas na eficiência de fabricação por meio do uso de cuLitho em fluxos de trabalho compartilhados. A empresa alcançou uma aceleração impressionante de 45 vezes para processos de fluxo curvilíneo, que envolvem o uso de formas curvas para representar padrões de máscara, bem como uma melhoria de quase 60 vezes para processos de fluxo mais tradicionais no estilo Manhattan, onde os formatos da máscara são restritos à horizontal ou restrições verticais. Esses dois tipos de processos de fluxo diferem significativamente entre si em termos de princípios de design subjacentes.

Os avanços na litografia computacional levaram a um aumento significativo na complexidade e no custo computacional, conforme afirma Sassine Ghazi, presidente e CEO da Synopsys. A colaboração entre Synopsys, TSMC e NVIDIA é essencial para alcançar escalabilidade de nível angstrom, o que permitirá tempos de entrega reduzidos em múltiplas ordens de magnitude através da utilização de tecnologia de computação acelerada.

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