فناوری جدید انویدیا روند تولید پردازنده را ۴۰ برابر سریع‌تر می‌کند

انویدیا در مراسم GTC 2023 از نرم‌افزار جدیدی به نام cuLitho رونمایی کرد که یکی از گلوگاه‌های مهم را در فرایند تولید پردازنده از بین می‌برد. cuLitho باعث افزایش سرعت لیتوگرافی محاسباتی می‌شود، تکنیکی که در فرآیند تراشه‌سازی برای ساخت فتومسک کاربرد دارد.

انویدیا ادعا می‌کند نرم‌افزار جدیدش به ۵۰۰ سیستم DGX H100 مجهزبه ۴٬۰۰۰ پردازنده‌ی گرافیکی هاپر امکان می‌دهد با ۴۰ برابر سرعت بیشتر و ۹ برابر مصرف انرژی کمتر، عملکردی هم‌سطح با ۴۰٬۰۰۰ پردازنده‌ی مرکزی کلاس سرور ارائه دهند. به گفته‌ی انویدیا، cuLitho حجم کاری لیتوگرافی محاسباتی را کاهش می‌دهد تا بتوان یک فتومسک را به جای چند هفته در تنها هشت ساعت تولید کرد.

شرکت‌های برتر صنعت تراشه نظیر TSMC و ASML و Synopsys با انویدیا وارد همکاری شده‌اند تا از فناوری جدید استفاده کنند. انویدیا می‌گوید cuLitho در گذر زمان تولید تراشه‌ با تراکم ترانزیستور بیشتر، لیتوگرافی مبتنی‌بر هوش مصنوعی و افزایش بازدهی را امکان‌پذیر می‌کند.

بر اساس گزارش تامز هاردور، دانشمندان انویدیا الگوریتم‌های جدیدی خلق کرده‌اند تا بتوان پردازش‌های پیچیده‌ی لیتوگرافی محاسباتی را به‌طور موازی روی پردازنده‌های گرافیکی اجرا کرد. این الگوریتم‌ها در قالب کتاب‌خانه‌ی نرم‌افزاری cuLitho ارائه می‌شوند. بیشترین مزیت cuLitho را پردازنده‌های گرافیکی سری هاپر ارائه می‌دهند، اما این نرم‌افزار با معماری‌های امپر و ولتا نیز سازگاری دارد.

چاپ کردن قطعات ریز روی تراشه، با یک تکه کوارتز به نام فتومسک شروع می‌شود. این کوارتزِ شفاف روی خودش الگوی حکاکی‌شده‌ی ویژه‌ای دارد که مثل شابلون عمل می‌کند. تاباندن نور به فتومسک، طرح را روی ویفر حک می‌کند و باعث ساخت میلیاردها ترانزیستور سه‌بعدی و ساختارهای سیم‌مانند می‌شود که یک تراشه‌ی مدرن را تشکیل می‌دهند.

برای ساخت تراشه باید نور را در مقادیر مختلف به فتومسک تاباند تا بتوان تراشه را در چند لایه تولید کرد. بدین ترتیب تعداد فتومسک‌های مورداستفاده در فرایند تراشه‌سازی، بسته به نوع پردازنده متفاوت است و در برخی نمونه‌ها ممکن است از ۱۰۰ مورد هم رد شود. انویدیا می‌گوید ساخت هر تراشه‌ی H100 نیازمند ۸۹ فتومسک است. اینتل در ساخت پردازنده‌های ۱۴ نانومتری خود از بیش از ۵۰ فتومسک استفاده می‌کند.

تکنیک‌های جدیدی روی کار آمده‌اند که حکاکی قطعات کوچک‌تر از طول موج نور مورداستفاده برای ساخت آن‌ها را امکان‌پذیر می‌کنند، با این‌حال کاهش مداوم ابعاد قطعات روی تراشه یک‌سری مشکلات در زمینه‌ی انکسار نور ایجاد کرده است. لیتوگرافی محاسباتی ازطریق عملیات‌های ریاضی پیچیده، جلوی آثار ناشی از انکسار را می‌گیرد. هرچه ابعاد قطعات روی تراشه کاهش می‌یابد، لیتوگرافی محاسباتی نیازمند قدرت پردازشی بیشتر است.

انجام پردازش‌های مربوط‌به لیتوگرافی محاسباتی به تعداد قابل‌توجهی از کامپیوترهای قدرتمند نیاز دارد (در اغلب مواقع، ده‌ها هزار سیستم سرور). حتی با وجود سیستم‌های امروزی، ساخت هر فتومسک ممکن است هفته‌ها طول بکشد. البته زمان موردنیاز وابستگی مستقیمی به میزان پیچیده بودن تراشه دارد؛ مثلاً اینتل می‌گوید هر فتومسک را در پنج روز می‌سازد.

علی ذبیحی

پردازنده گرافیکی جدید انویدیا ChatGPT را ترسناک‌تر از گذشته خواهد کرد!

مطالعه '2

انویدیا می‌گوید تعداد سرورهای موردنیاز برای ساخت فتومسک مدرن با سرعت قانون مور در حال افزایش است و همین موضوع باعث شده قدرت پردازشی موردنیاز وارد حوزه‌ی ناپایدار شود. همین‌جا است که cuLitho کاربرد پیدا می‌کند. cuLitho زمان موردنیاز برای انجام پردازش‌های لیتوگرافی محاسباتی را به هشت ساعت کاهش می‌دهد.

به موجب تحریم‌هایی که از سال پیش اعمال شده‌اند، شرکت‌های چینی نخواهند توانست به نرم‌افزار cuLitho انویدیا دست پیدا کنند.