Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) është duke riparuar një pjesë thelbësore të procesit të saj të prodhimit të çipave. Për çipat e tij të gjeneratës së ardhshme 2 nm, gjigandi i shkritores do të adoptojë maska të lakuara, duke braktisur gjeometrinë”Manhattan”me vijë të drejtë të përdorur për dekada.
Ky ndryshim lejon printimin e modeleve më të sakta në silikon, duke rritur performancën e çipit.
Ky hap i aktivizuar nga softuerët e rinj Ndia dhe Ndia e avancuar, si dhe multi-media writersvi. Platforma CuLitho e pajisur me GPU.
Ndonëse është e kushtueshme, investimi nxitet nga lulëzimi i tregut të AI, ku konsumatorët me diferencë të lartë të ndërlikuar nga këto çipa të rinj me diferencë më të madhe të ndërlikuar. teknikat.
Nga rrjetet e Manhattan-it te linjat e lakuara: Një gjeometri e re për prodhimin e çipeve
Për herë të parë në më shumë se një dekadë, gjeometria themelore e dizajnit të çipave po rivizatohet.
Maskat curvilineare në prodhimin e gjysmëpërçuesve janë maska fotografike, modelet e të cilave përfshijnë kthesa ose forma të lira në vend që të kufizohen në forma konvencionale drejtvizore (me tehe të drejta) të rreshtuara vetëm vertikalisht ose horizontalisht.
Në mënyrë specifike, nuk mund të përmbajë maska lakoretan-ect (në mënyrë të veçantë, nuk mund të përmbajë maskat e strija-mane9) ose kënde 45 gradë) as vija të drejta, por në vend të kësaj mund të përfshijnë harqe të lëmuara, rrathë, ovale, vijëzime ose poligone lineare pjesë-pjesë me skaje këndore përtej gjeometrive standarde ortogonale.
Këto maska janë krijuar duke përdorur korrigjimin e përparuar optik të afërsisë (OPC) dhe në vend të kësaj, optimizon teknikën e lakimit (lithografinë e kundërt) të lakimit (lithografisë së kundërt) përafrimi i tyre me shumë drejtkëndësha të vegjël ose shumëkëndësha të Manhatanit.
Përdorimi i formave lakuare lejon besnikëri më të mirë në printimin e veçorive komplekse dhe të vogla në vafera silikoni, duke dhënë dritare më të mëdha të procesit litografik, thellësi të përmirësuar të fokusit dhe ndryshim të reduktuar të procesit.
Kjo zhvendosje në Tranzistorët Gate-All-Around (GAA), duke shënuar një nga tranzicionet teknologjike më thelbësore në vitet e fabrikimit.
Fotolitografia, procesi i printimit të modeleve të çipave në vafera silikoni, udhëhiqet nga fizika e dritës.
Drita në mënyrë natyrale difraktohet dhe shtrembëron dhe nuk favorizon kënde të mprehta 90 gradë. Modelet curvilineare, të cilat përdorin kthesa të lëmuara, modelojnë më saktë se si sillet drita, duke rezultuar në një transferim më besnik të modelit të synuar në vaferë.
Kjo zgjeron dritaren e përgjithshme të procesit, duke e bërë prodhimin më elastik ndaj devijimeve të vogla dhe në fund të fundit duke përmirësuar rendimentin dhe performancën e çipit.
motorët janë më të lakuar prej vitesh. Duke përdorur një teknikë të quajtur Teknologjia e litografisë së kundërt (ILT), ata mund të punojnë mbrapsht nga modeli i dëshiruar në vaferë, duke llogaritur shpesh modelin optimal të maskës.
Megjithatë, ky ideal mbeti një koncept akademik sepse mjetet për të krijuar këto maska nuk ekzistonin.
Shkruesit e maskave tradicionale, të njohur si IMS Nanofabrication dhe NuFlare single,
NuFlare makineritë e ndajnë rrezen në qindra mijëra”hapje rrezesh”të vogla, të kontrolluara individualisht.
Duke lëvizur skenën e maskës dhe duke i ndezur dhe fikur këto rreze trarësh si pikselë në një ekran, makina mund të”pikturojë”në mënyrë efektive modele komplekse, të lakuara me besueshmëri të lartë.
Sjellja e kësaj teknologjie monumentale në treg ishte një sfidë monumentale. Zhvilluesve iu desh të zgjidhnin probleme të ndërlikuara si identifikimi dhe kapja e defekteve në modele komplekse të lakuara dhe transmetimi i sasive masive të të dhënave të projektimit në makinë me shpejtësi të lartë.
Kostot e zhvillimit ishin të mëdha; UÇK-Tencor, për shembull, shpenzoi mbi 226 milionë dollarë në një projekt me shumë rreze përpara se ta braktiste atë në 2014. Suksesi kërkonte një dekadë këmbënguljeje dhe një investim të dytë të tejkaluar. puzzle është një rritje masive e fuqisë llogaritëse, e nxitur nga revolucioni i GPU-së.
Llogaritja e një dizajni të maskës ILT për një çip modern me miliarda transistorë është një detyrë e madhe, ndonjëherë që kërkon deri në 30 milionë orë CPU. Një qendër të dhënash me dhjetëra mijëra CPU mund të marrë më shumë se një javë për të përfunduar punën.
cuLitho i Nvidia, një bibliotekë softuerësh me algoritme paralele, e ndryshon në mënyrë dramatike këtë ekuacion. Sipas Nvidia, 500 nga GPU-të e saj H100 tani mund të kryejnë punën llogaritëse të 40,000 CPU për këto detyra.
Kjo përshpejton flukset e punës deri në 60 herë, duke e kthyer një llogaritje dy-javore në një proces brenda natës. Duke e njohur këtë potencial, TSMC, Nvidia dhe firma e softuerit të projektimit Synopsys njoftuan në fillim të vitit 2024 se po e zhvendosnin platformën CuLitho në prodhim, duke hapur rrugën për adoptimin e maskave të lakuara nga nyja N2.
Pse tani? Boomi i AI paguan për një revolucion në prodhim
Nxitja e investimit masiv të kërkuar për këtë tranzicion është kërkesa e pangopur dhe me marzh të lartë nga tregu i inteligjencës artificiale.
Çipat e projektuar për përshpejtuesit e AI, si ato nga Nvidia dhe AMD, duhet të ofrojnë nivelet më të larta absolute të performancës. Dr. Lisa Su, kryetare dhe CEO e AMD, ka theksuar më parë bashkëpunimin e thellë të kompanisë me TSMC, i cili”i ka mundësuar AMD-së të ofrojë vazhdimisht produkte lidershipi që shtyjnë kufijtë e informatikës me performancë të lartë.”
Për këta klientë kryesorë, përfitimet e nyjes 2 nm dhe modelet e saj janë të drejtpërdrejta dhe nënvizore. F
ose Nvidia, do të thotë GPU më të fuqishme dhe me efikasitet të energjisë për të dominuar qendrën e të dhënave. Për një klient si Apple, kjo përkthehet në jetëgjatësi më të gjatë të baterisë dhe përpunim më të shpejtë për gjeneratat e ardhshme të silikonit të iPhone dhe Mac.
Ndryshe nga tregu i pjekur dhe i ndjeshëm ndaj çmimeve të telefonave celularë, sektori i AI ka kufijtë financiarë për të absorbuar kostot e larta të pionierëve të këtyre teknologjive të përparuara të prodhimit.
Kjo dinamike e re në R e justifikon investimin e shumëfishtë në R&D e justifikon vlerën e shumëfishtë të investimeve të reja dhe D. nevojiten për të sjellë litografinë curvilinear në prodhimin me vëllim të lartë.
Fokusi në teknologjinë e gjeneratës së ardhshme është qendror në strategjinë e TSMC për të ruajtur pozicionin e saj drejtues.
Kompania ka mohuar vazhdimisht zërat për bashkime operacionale me Intel ose të tjerë, me CEO C.C. Wei deklaroi me vendosmëri,”TSMC nuk është e angazhuar në asnjë diskutim me kompani të tjera në lidhje me ndonjë sipërmarrje të përbashkët, licencim teknologjik ose teknologji.”
Në vend të kësaj, fonderia po ecën përpara në shumë fronte, duke përfshirë zhvillimin e paketimeve të avancuara në nivel paneli për të përmbushur kërkesat e ardhshme të AI.
Përvetësimi i azhurnimit të maskave është më shumë se një azhurnim i maskave lakuar; është një ndryshim themelor në prodhim, i paguar nga bumi i AI, që do të ripërcaktojë kufijtë e dizajnit të çipave për dekadën e ardhshme.
