TSMC, NVIDIA와 협력하여 첨단 제조 가속화
TSMC가 NVIDIA의 cuLitho 플랫폼을 도입하여 반도체 제조의 물리적 한계를 극복하고 차세대 칩 개발을 가속화하고 있습니다.
- cuLitho는 TSMC와 NVIDIA 간의 기술적 협력으로, 기존 제조 공정에서 발생하는 병목 현상을 줄이는 것을 목표로 합니다.
- 이를 통해 TSMC는 높은 생산성을 가지면서도 보다 정교한 칩을 제조할 수 있는 기술적 기반을 확보하게 되었습니다.
컴퓨팅 리소스를 극대화하는 계산광학 리소그래피
계산광학 리소그래피는 컴퓨터 칩 제조에서 회로를 실리콘에 전사하는 복잡한 과정입니다. 이 과정은 전자기 물리학, 광화학, 계산 기하학, 반복 최적화, 분산 컴퓨팅 등 다양한 분야의 고난도 계산을 요구합니다. 이러한 계산을 위해 엄청난 규모의 데이터 센터가 필요하며, 이는 새로운 기술 노드와 컴퓨터 아키텍처의 시장 출시에서 병목 현상을 유발해 왔습니다.
- 리소그래피 기술은 칩 제조의 해상도를 개선하고, 결과적으로 더 작지만 강력한 반도체를 제공할 수 있게 합니다.
- 데이터 센터의 규모가 커지면 늘어나는 에너지를 효율적으로 관리하는 것도 중요한 과제가 됩니다.
CPU에서 GPU로의 전환
최첨단 반도체 설계 및 제조에서 계산광학 리소그래피는 가장 높은 연산 집약적 작업을 차지합니다. 매년 수십억 시간이 CPU에서 소비되며, 칩 하나의 마스크 세트에는 3천만 시간 이상의 CPU 연산 시간이 필요합니다. 그러나 NVIDIA의 가속화 컴퓨팅을 통해 350대의 H100 텐서 코어 GPU 시스템이 40,000대의 CPU 시스템을 대체하여 생산 시간을 단축하고 비용, 공간, 전력을 절감할 수 있습니다.
- GPU의 병렬 처리 능력을 활용하면 대량의 연산을 동시에 수행하여, 큰 처리량의 데이터를 더 빠르게 분석할 수 있습니다.
- GPU 사용의 증가는 에너지 효율성을 높이고, 제조업체의 운영비 절감에도 기여한다는 점에서 혁신적입니다.
GPU 가속으로 차세대 칩 기술 개발 가속화
cuLitho 플랫폼을 도입함으로써 TSMC는 차세대 칩 기술 개발을 가속화하고 있습니다. TSMC의 CEO인 Dr. C.C. Wei는 “NVIDIA와의 협업으로 TSMC 워크플로우에 GPU 가속 컴퓨팅을 통합하여 성능, 처리량, 주기 시간 및 전력 요구 사항에서 놀라운 발전을 이루었습니다”라고 밝혔습니다.
- GPU 가속 컴퓨팅은 보다 복잡하고 세밀한 디자인을 시뮬레이션 할 수 있어 설계 효율을 높입니다.
- 이는 TSMC가 더욱 경쟁력 있는 반도체 제품을 생산할 수 있는 기반을 마련하는 데 큰 역할을 합니다.
생성적 AI의 도입으로 더욱 향상된 플랫폼
NVIDIA는 cuLitho 플랫폼의 가치를 높이기 위해 생성적 AI를 적용한 알고리즘을 개발했습니다. 새로운 생성적 AI 워크플로우는 cuLitho가 가능하게 한 가속화 과정에 추가적으로 2배의 속도 향상을 제공합니다.
- 생성적 AI는 복잡한 데이터 패턴을 스스로 학습하여 최적화된 설계 프로세스를 자동화하는 데 사용됩니다.
- 이는 설계 주기를 단축시킴으로써, 시장 변화에 신속하게 대응할 수 있는 능력을 제공합니다.
반도체 리소그래피의 역사적 전환
광학 근접 수정 기술은 30년 이상 활용되어 왔으며, 가속화 컴퓨팅과 AI의 쌍둥이 기술은 이 분야에 큰 변화를 가져왔습니다. 이러한 기술들은 물리학의 보다 정확한 시뮬레이션과 과거에는 자원 집약적이었던 수학적 기법의 실현을 가능하게 합니다.
- 새로운 기술은 미세한 차이를 분석하고, 결점이 줄어든 우수한 제품을 생산하는 데 기여하고 있습니다.
- 특히, AI 진전은 더욱 정교한 패턴 인식을 가능하게 하여, 작은 설계 결함도 조기에 탐지할 수 있게 합니다.
새로운 계산 방식의 가능성
cuLitho는 모든 마스크의 제작 속도를 가속화하여 새로운 기술 노드 개발의 총 주기 시간을 단축합니다. 이는 이전에는 실현 불가능했던 새로운 계산 방식도 가능하게 합니다. 예를 들어, 역 리소그래피 기술은 과거 계산 시간이 너무 오래 걸려 대규모 칩 수준에서의 정확한 구현이 어려웠지만, cuLitho를 통해 이는 더 이상 문제가 아닙니다. 최첨단 반도체 공장은 이를 활용하여 강력한 차세대 반도체를 개발할 수 있습니다.
- 역 리소그래피 기술은 칩 설계의 복잡성을 증가시키지만, 이를 통해 더 강력하고 혁신적인 설계를 구현할 수 있습니다.
- cuLitho의 빠른 처리력은 개발 주기를 단축해 혁신의 속도를 높이며, 시장 경쟁력을 강화합니다.
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