6 F5 ^) u( D b) t/ I# BcuLitho的核心是一套经过优化的算法库,能够充分发挥GPU的并行计算优势。例如,它将ILT中的Mask Optimization、Fourier Optics Simulation等算法映射到GPU上,利用其强大的矩阵运算和卷积运算能力,实现高效的并行处理。 ' L3 n$ z; E2 q. e2 ~+ k2 S# h3 d, E. D) D' N; g+ i
更重要的是,cuLitho与主流光刻设备和EDA软件实现了无缝衔接。它与ASML、LAM Research等光刻设备厂商,以及新思科技、Mentor等EDA厂商展开了深度合作,打通了从设计到量产的端到端流程。 & X& ^, E, z0 Z9 i) ]' s- f 5 F3 l0 F. Z0 T3 q* e9 f3 C在硬件方面,cuLitho可以灵活部署在NVIDIA各种GPU平台上。据NVIDIA介绍,一个配备500块NVIDIA Hopper GPU并运行cuLitho的系统,可以取代多达40000个CPU,使总拥有成本降低高达90%。& J0 r7 b9 z e. b8 T. K* V2 W
' y0 o7 a( h1 h! d% r那么,cuLitho能带来多大的性能提升呢?根据NVIDIA的数据,与基于CPU的传统方案相比:9 T, N* Y4 V* Y1 a3 W' [
- cuLitho可以将ILT的计算速度提高40倍,使原本需要数周才能完成的光掩模制造任务在一夜之间完成。 + z+ O: ^- _' |8 o5 [/ o8 t+ X- cuLitho可以将掩模生产效率提高3-5倍。 0 R% R( N+ T7 L4 X3 F2 ^' I- 500个NVIDIA Hopper GPU运行cuLitho,可以取代多达40,000个CPU,所需功耗仅为1/9,占地面积也降至1/8。 0 r: u2 Y0 T# [0 I! ]/ | ! N$ |6 [; e. e# P+ O这样的提升意味着什么?制程演进的效率和速度都将得到成倍改善,新技术节点的开发周期有望缩短,从而加快产业创新步伐。更重要的是,当与高NA EUV(高数值孔径极紫外)光刻系统等先进工艺配合时,cuLitho有望进一步突破纳米级乃至埃米级(Angstrom)的微缩尺度,开拓新的设计空间。 2 _' E' a2 j3 \( F+ _- L4 Q& w% d/ Z2 d) x0 n; H
现在,让我们回到开头提到的"三神套路"。cuLitho是否可能开启一个类似的技术正循环呢? ) I+ `, l; k. {. r7 Z; U$ i / f* ^0 |3 A; ?: q$ G: m设想一下:GPU加速催生出更先进的光刻工艺,反过来又促进了GPU性能的提升;更强大的GPU算力再反哺光刻技术创新,推动制程工艺的突飞猛进。如此循环往复,半导体技术或将迎来新的跃迁,延续甚至超越摩尔定律。. h! T J: S) T9 G$ w! G8 c. J/ l$ a
, O. J* @ r* k. l/ f B
这个循环是如何运作的呢?首先,GPU加速显著提升了光刻关键环节的效率。以ILT为例,它是一种复杂的反问题求解过程,需要大量的迭代优化计算。GPU的并行计算能力可以将ILT的计算速度提高40倍以上,这意味着芯片制造商可以在更短的时间内完成光刻,加速新制程的研发和量产。. m9 d! H2 b- [" _1 G! | @: e
' q! f* p! c- Y/ q; L" R( W2 E. Q6 ~其次,GPU加速还能助力更先进光刻技术的突破。以EUV光刻为例,它是7nm以下先进制程的关键技术,但对掩模质量和精度提出了极高要求。据ASML介绍,3nm及以下的EUV多重图案叠加光刻,掩模的数据量可达1.5TB以上。如此海量的数据处理和计算,已经远超CPU的能力范围,GPU加速成为突破技术瓶颈的必由之路。 Y r2 p. p' j# v0 } + P6 e" c2 A& z+ z: L" F1 ~" B借助GPU加速,EUV等前沿光刻技术有望加速成熟,推动摩尔定律的延续。而一旦EUV等先进光刻技术广泛应用,芯片的特征尺寸和晶体管密度还将进一步提升,这反过来又将促进GPU本身性能的提升。$ p3 w( O4 @0 i: u1 D
* k2 z# P F0 c* b
以NVIDIA为例,其最新的Hopper架构GPU就采用了TSMC的5nm EUV工艺制造,晶体管数量高达850亿个,较上一代提升24%。先进制程让GPU的算力、能效等关键指标不断刷新纪录,也让更强大、更高效的GPU加速方案成为可能。 : L! |* T9 b. p: q+ o. i3 R 3 w% c% p4 [' @4 \从某种意义上说,正是先进光刻工艺成就了GPU的进化,也成就了GPU加速计算的新高度。而GPU性能的提升,反过来又将进一步促进光刻技术的突破。* b) o) O7 ]5 {$ i