TSMC và Synopsys sẽ sử dụng nền tảng in thạch bản tính toán (Computational lithography - cuLitho) của NVIDIA để đẩy nhanh quá trình sản xuất và nâng cao các giới hạn vật lý cho thế hệ chip bán dẫn tiên tiến tiếp theo.

Jensen Huang, người sáng lập và Giám đốc điều hành của NVIDIA cho biết: “Kỹ thuật in thạch bản tính toán là nền tảng của sản xuất chip. Công việc của chúng tôi trên cuLitho là hợp tác với TSMC và Synopsys để áp dụng tính toán tăng tốc và AI tổng hợp từ đó mở ra những biên giới mới cho quy mô bán dẫn.”

NVIDIA cũng giới thiệu các thuật toán AI tổng hợp mới giúp cải tiến cuLitho, một thư viện dành cho in thạch bản tính toán được tăng tốc bằng GPU, cải thiện đáng kể quy trình sản xuất chất bán dẫn so với các phương pháp dựa trên CPU hiện tại.

 

Chính vì thế, TSMC - nhà máy hàng đầu thế giới và Synopsys - công ty hàng đầu về các giải pháp thiết kế hệ thống, đã tích hợp NVIDIA cuLitho với phần mềm, quy trình sản xuất và hệ thống của họ để tăng tốc độ chế tạo chip và hỗ trợ GPU kiến trúc NVIDIA Blackwell thế hệ mới nhất trong tương lai. Ngoài ra, các nhà lãnh đạo nền công nghiệp bán dẫn đang áp dụng nền tảng cuLitho kỹ thuật in thạch bản tính toán là khối lượng công việc đòi hỏi nhiều tính toán nhất trong quy trình sản xuất chất bán dẫn vốn đã tiêu tốn hàng chục tỷ giờ mỗi năm cho các CPU.

Một bộ mặt nạ thông thường cho chip — bước quan trọng trong quá trình sản xuất — có thể mất 30 triệu giờ tính toán CPU trở lên. VIệc này đòi hỏi phải có các trung tâm dữ liệu lớn trong các xưởng sản xuất bán dẫn. Với tính toán tăng tốc, 350 hệ thống NVIDIA H100 giờ đây có thể thay thế 40.000 hệ thống CPU, tăng tốc thời gian sản xuất, đồng thời giảm chi phí, không gian và điện năng.

Dr C.C.Wei - CEO của TSMC cho biết: “Công việc của chúng tôi với NVIDIA để tích hợp tính toán tăng tốc GPU vào quy trình làm việc của TSMC đã mang lại những bước nhảy vọt về hiệu suất, cải thiện đáng kể thông lượng, thời gian chu kỳ được rút ngắn và giảm yêu cầu về năng lượng. Chúng tôi đang chuyển NVIDIA cuLitho sang sản xuất tại TSMC, tận dụng công nghệ in thạch bản tính toán này để thúc đẩy một thành phần quan trọng của quy mô bán dẫn.”

Kể từ khi được giới thiệu vào năm ngoái, cuLitho đã giúp TSMC mở ra những cơ hội mới cho các công nghệ tạo khuôn sáng tạo. Khi thử nghiệm cuLitho trên quy trình làm việc chung, các công ty đã cùng nhau nhận ra tốc độ tăng 45 lần đối với các luồng đường cong và cải thiện gần 60 lần đối với các luồng kiểu Manhattan truyền thống hơn. Hai loại dòng chảy này khác nhau - với đường cong, hình dạng mặt nạ được thể hiện bằng các đường cong, trong khi hình dạng mặt nạ Manhattan bị ràng buộc ở dạng ngang hoặc dọc.

Sassine Ghazi, chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Synopsys cho biết: “Trong hơn hai thập kỷ, các sản phẩm phần mềm tổng hợp mặt nạ Synopsys Proteus đã là sự lựa chọn đã được chứng minh trong sản xuất để tăng tốc kỹ thuật in thạch bản tính toán — khối lượng công việc đòi hỏi khắt khe nhất trong sản xuất chất bán dẫn”. “Với việc chuyển sang các nút nâng cao, kỹ thuật in thạch bản tính toán đã tăng lên đáng kể về độ phức tạp và chi phí tính toán. Sự hợp tác của chúng tôi với TSMC và NVIDIA là rất quan trọng để cho phép mở rộng quy mô ở cấp độ angstrom khi chúng tôi đi tiên phong trong các công nghệ tiên tiến nhằm giảm thời gian quay vòng theo mức độ lớn thông qua sức mạnh của điện toán tăng tốc.”

Synopsys là công ty tiên phong trong việc cung cấp các kỹ thuật tiên tiến để tăng tốc hiệu suất của kỹ thuật in thạch bản tính toán. Phần mềm hiệu chỉnh độ gần quang học Synopsys’ Proteus™ chạy trên thư viện phần mềm NVIDIA cuLitho tăng tốc đáng kể khối lượng công việc tính toán so với các phương pháp dựa trên CPU hiện tại. Với các sản phẩm tổng hợp mặt nạ Proteus, các nhà sản xuất như TSMC có thể đạt được độ chính xác, hiệu quả và tốc độ vượt trội trong việc hiệu chỉnh độ gần, xây dựng mô hình để hiệu chỉnh và phân tích các hiệu ứng lân cận trên các mẫu bố trí IC đã được hiệu chỉnh và không được hiệu chỉnh, cách mạng hóa quy trình chế tạo chip.

Hỗ trợ AI tạo sinh đột phá cho in thạch bản tính toán

NVIDIA đã phát triển các thuật toán để áp dụng Generative AI (AI Tạo Sinh) nhằm nâng cao hơn nữa giá trị của nền tảng cuLitho. Quy trình làm việc AI tạo sinh mới mang lại khả năng tăng tốc gấp 2 lần so với các quy trình được tăng tốc được kích hoạt thông qua cuLitho. Ứng dụng AI tổng hợp cho phép tạo ra mặt nạ nghịch đảo hoặc giải pháp nghịch đảo gần như hoàn hảo để giải thích hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Sau đó, mặt nạ cuối cùng được tạo ra bằng các phương pháp truyền thống và nghiêm ngặt về mặt vật lý, đẩy nhanh quá trình hiệu chỉnh độ gần quang học tổng thể (OPC) lên gấp đôi.

Nhiều thay đổi trong quy trình fab hiện cần phải sửa đổi OPC, tăng số lượng điện toán cần thiết và tạo ra các nút thắt trong chu trình phát triển fab. Những chi phí và tắc nghẽn này được giảm bớt nhờ cuLitho tính toán tăng tốc và AI tổng hợp, cho phép các nhà phát triển phân bổ công suất tính toán sẵn có và băng thông kỹ thuật để thiết kế các giải pháp mới hơn trong việc phát triển công nghệ mới cho quy trình 2nm trở lên.

Tùng Nguyễn