News Nvidia cuLitho: GPU-beschleunigte Lithografie geht in die Serienproduktion

[nlr]

TSMC und Synopsys bringen die von Nvidia entwickelte, GPU-beschleunigte Lithografie in die Serienproduktion. Nvidia cuLitho ist eine Software-Bibliothek, die von vielen GPUs beschleunigt wird und im Bereich der Computational Lithography die Zeit für die Berechnung von Belichtungsmasken moderner Nodes deutlich reduzieren soll.

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[eazen]

Hochinteressanter Artikel. Weniger Aufwand und Energieverbrauch ist immer gut.

 

[Maxminator]

Die Maschine produziert noch bessere Maschine --> hier GPU
Erst jetzt habe ich verstanden warum kleinere Prozesse mehr und mehr Masken/Durchläufe benötigen:
da die Strukturen komplexer werden und das was man vorher vielleicht mit einer Maske auf dem Silizium abbilden konnte braucht man jetzt zusätzliche Hilfsmasken, die eine Hauptmaske quasi NUR zur Unterstützung sein muss!

Gleiches Belichtungssystem vorausgesetzt:
wenn man z.B. in 7nm (Struktur auf dem Wafer) 10 Hauptmasken und 20 Unterstützungsmasken brauchte
Sind es in 3nm (Struktur auf dem Wafer) immer noch 10 Hauptmasken aber 50 Unterstützungsmasken...

Und daher MUSS auch die Wafer Fläche teurer werden --> da einfach mehr Durchläufe und somit Zeit in der Belichtungsmaschine nötig werden!

 

[foofoobar]

Quasi: wenn man z.B. in 7nm 10 Hauptmasken und 20 Unterstützungsmasken brauchte
Sind es in 3nm immer noch 10 Hauptmasken aber 50 Unterstützungsmasken...

Das hängt von der Wellenlänge der Lichtquelle ab.

 

[fab.erg]

Hat mir auch in der Tat geholfen ein besseres Verständnis zu haben, danke Nicolas !🙏

Aber eine Frage habe ich doch noch, ist es nun wirklich KI oder schlicht eine schnellere Berechnung aller möglichen Maskenlayouts? Oder lernen die Systeme von vorherigen Layouts und nähern sie sich dem theoretischen Idealen Layout nur an, quasi erfahrenungsbasiertes Trial&Error?

 

[Conqi]

Danke für diesen spannenden Artikel auch wenn er garantiert nicht die Reichweite und Klicks bekommt wie irgendeine simple Produktvorstellung. Hab auf jeden Fall was Neues gelernt daraus.

Das hängt von der Wellenlänge der Lichtquelle ab.

Bis auf die Einführung von EUV hat die sich aber schon lange nicht mehr geändert. Das ist kein Schritt auf den man regelmäßig bauen kann.

Oder lernen die Systeme von vorherigen Layouts und nähern sie sich dem theoretischen Idealen Layout nur an, quasi erfahrenungsbasiertes Trial&Error?

So klingt es zumindest. Die KI-Lösung ist in dem Fall ja anscheinend "nur" die Basis, damit die traditionellen Systeme dann nochmal die Fehler ausbügeln können.

 

[ComputerJunge]

Danke für diesen spannenden Artikel auch wenn er garantiert nicht die Reichweite und Klicks bekommt wie irgendeine simple Produktvorstellung.

Ausnahmsweise mal auf diese Weise: full ack!

 

[stefan92x]

Aber eine Frage habe ich doch noch, ist es nun wirklich KI oder schlicht eine schnellere Berechnung aller möglichen Maskenlayouts?

Die "harten" Berechnungen sind letztlich ein Optimierungsproblem. Klassisch fängt man mit der gewünschten Form an und berechnet mit großem Aufwand Stück für Stück, wie die Maske wirklich aussehen muss. Man kann da einiges an Zeit sparen, wenn man schon mit einem Entwurf anfängt zu optimieren, der "nach Bauchgefühl" schon in die richtige Richtung geht. Und das macht der KI-Anteil hier, die Optimierung muss nicht bei Null starten, sondern mit etwas, was schon grob passen könnte.

Tatsächlich ist das auch zur Abwechslung mal ein Anwendungsfall, in dem KI keine wirklichen Probleme verursachen kann - wenn ein LLM halluziniert, erzählt es ungeprüften Blödsinn, wenn das hier falsche Lösungen halluziniert, werden die klassisch rausgerechnet, dauert eventuell nur etwas länger.

 

[fab.erg]

Danke euch hier @stefan92x @Conqi , es ist in der Tat ein schönes Beispiel für einen "echten" (ja Interpretationssache, nicht auf die Goldwaage legen) Nutzen der Modelle, neben vielen anderen zum Beispiel Bilderkennungsalgorythmen wie zum Beispiel Tumorerkennung bei Tomografien etc.

 

[unspektakulaer]

Sehr interessanter Artikel, vielen Dank. 🙂

 

[latiose88]

Ja da sieht man mal das nicht alles unnütz ist. Ich sehe hier auch nen richtigen Fall wo diese Technik gut aufgehoben ist. Somit kann ich dies nur begrüßen. Es kommt uns allen zu Gute und gute fertigung kann auch gute Produkte hervorbringen. So sehe ich das und das finde ich gut so. Na dann lassen wir uns überraschen was noch so alles möglich ist. Ich finde das jedenfalls super gute Sache, weiter so.

 

[Eorzorian]

Hut ab für den Artikel und für die ausgeführten Erklärungen. Er hat bei mir sehr gut zum Verständnis beigetragen und hat weitreichend Interesse erzeugt.

Das Ende der Fahnenstangen bei der KI-Welle scheint immer noch nicht erreicht zu sein, aber was dadurch ermöglicht wird, ist echt bahnberechend. Ich habe das Gefühl, dass die letzten Jahre in der Industrie 100 Jahren im Mittealter gleich kommen. (vom Jahr 1600 zu 1700, innerhalb von 10 Jahren).

 

[M@tze]

Toller Artikel, sehr interessant!

 

[Skudrinka]

Maschinen bauen Maschinen.

Nur eine Frage der Zeit, bis sie sich die Weltherrschaft an sich reißen

 

[Mondgesang]

Der Name erinnert mich stark an das italienische Wort culetto

 

[Y2KCertified!]

Sehr interessanter Artikel. Großes Lob an den Part bzgl. des Hintergrundwissens zur Lithografie.

 

[tdklaus]

Erst jetzt habe ich verstanden warum kleinere Prozesse mehr und mehr Masken/Durchläufe benötigen:
da die Strukturen komplexer werden und das was man vorher vielleicht mit einer Maske auf dem Silizium abbilden konnte braucht man jetzt zusätzliche Hilfsmasken, die eine Hauptmaske quasi NUR zur Unterstützung sein muss!

Gleiches Belichtungssystem vorausgesetzt:
wenn man z.B. in 7nm (Struktur auf dem Wafer) 10 Hauptmasken und 20 Unterstützungsmasken brauchte
Sind es in 3nm (Struktur auf dem Wafer) immer noch 10 Hauptmasken aber 50 Unterstützungsmasken...

Und daher MUSS auch die Wafer Fläche teurer werden --> da einfach mehr Durchläufe und somit Zeit in der Belichtungsmaschine nötig werden!

Der letzte Satz stimmt zwar, die Herleitung davor ist aber fragwürdig. So was wie Haupt+Unterstützungsmasken gibt es nicht. Aber zB wird der innere Aufbau eines einzelnen Transistors immer komplizierter, vor allem die Gates brauchen immer mehr Masken bis sie komplett aufgebaut sind. Von denen ist aber keine wichtiger als alle anderen. Außerdem werden noch mehr Verdahtungsebenen benötigt, um die zusätzlichen Transistoren auch alle passend zu verbinden. Auch da ist keine Ebene per se wichtiger als eine andere.

 

[foofoobar]

Bis auf die Einführung von EUV hat die sich aber schon lange nicht mehr geändert. Das ist kein Schritt auf den man regelmäßig bauen kann.

Das ergibt sich aus der Physik (Beugung)

So klingt es zumindest. Die KI-Lösung ist in dem Fall ja anscheinend "nur" die Basis, damit die traditionellen Systeme dann nochmal die Fehler ausbügeln können.

Da steht nichts von "KI", das ist einfach stumpfe Physik, die besser im Sinne von schneller berechnet werden kann:

Konnte man vor 30 Jahren vereinfacht ausgedrückt noch nach dem „What you see is what you get“-Prinzip arbeiten, als das Muster noch eins zu eins, so wie es auf der Belichtungsmaske zu sehen war, auf den Wafer übertragen werden konnte, musste man sich später bei kleineren Nodes Tricks wie vermeintlichen Verfälschungen auf der Maske bedienen, um unter Berücksichtigung der Diffraktion dennoch das korrekte Ergebnis zu erhalten. Zu diesen Anpassungen zählt zum Beispiel die Optical Proximity Correction (OPC), die zusätzliche Strukturen auf der Belichtungsmaske aufbringt, um nicht erwünschte Effekte wie Linienendenverkürzung, Kantenverrundungen oder die Verbreiterung benachbarter Linien zu kompensieren. Bei der heutigen EUV-Lithografie kommt die Inverse Lithography Technology (ILT) zum Einsatz, bei der hochkomplexe, kurvenförmige Muster aufseiten der Quelle (Maske) berechnet werden, um auf dem Wafer eine exakte Annäherung zwischen Maske und Ziel (Wafer) zu erhalten.

Diese Berechnungen für OPC und ILT sind das, was man unter Computational Lithography versteht und was immer leistungsfähigere Rechenzentren bei Ausrüstern und Fertigern voraussetzt, um entsprechende Belichtungsmasken erzeugen zu können. Genau hier kommt die von Nvidia entwickelte Software-Bibliothek cuLitho zum Einsatz, deren Algorithmen mittels GPU beschleunigt werden, um den Vorgang massiv zu beschleunigen und mit einem geringeren Energiebedarf bei gleichzeitig weniger benötigter Fläche durch kleinere Server im Rechenzentrum durchzuführen.

 

[Conqi]

Das ergibt sich aus der Physik (Beugung)

Was genau soll mir das sagen?

Da steht nichts von "KI"

Doch, nur steht es in einem Absatz davor. Es geht nicht nur um die generelle GPU-Beschleunigung der Berechnungen.

Darüber hinaus liefere ein neuer Generative-AI-Workflow über den GPU-beschleunigten Prozess hinaus eine Geschwindigkeitssteigerung um den Faktor 2x. Generative AI erstelle annähernd perfekte inverse Belichtungsmasken für die Korrektur der Diffraktion. Die finale Maske werde davon abgeleitet unter Verwendung traditioneller Methoden weiter angepasst, sodass sich für die OPC unterm Strich eine Halbierung des zeitlichen Aufwands ergebe.

 

[Donnerkind]

Das einfache Prinzipbild mit den Serifen ist sehr einleuchtend. Krass, was dann aber ganz am Ende benötigt wird (dieses weiße "Blumenmuster"). Ich frage mich, ob man das nicht auch aus Grundbausteinen zusammenpuzzlen kann. Die Maske besteht ja aus m.o.w. den immer selben Elementen.

Nvidia cuLitho geht dabei ein Problem an, dass vor allem bei modernen Fertigungsprozessen besteht

Ich verkaufe ein s.