엔비디아(www.nvidia.co.kr, CEO 젠슨 황)가 컴퓨팅 리소그래피(lithography) 분야에 가속 컴퓨팅을 도입하는 획기적인 기술을 발표했다. 이를 통해 ASML, TSMC, 시놉시스(Synopsys)와 같은 반도체 선도업체들은 현재의 생산 공정이 물리학이 구현할 수 있는 한계에 근접한 것처럼 차세대 칩의 설계 및 제조를 가속화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

세계적인 파운드리 업체인 TSMC와 전자 설계 자동화 선도업체인 시놉시스(Synopsys)는 최신 차세대 엔비디아 호퍼(Hopper)™ 아키텍처 GPU를 위한 소프트웨어, 제조 프로세스 및 시스템에 새로운 컴퓨팅 리소그래피용 엔비디아 cuLitho 소프트웨어 라이브러리를 통합하고 있다. 장비 제조업체인 ASML은 GPU 및 cuLitho에 대해 엔비디아와 긴밀히 협력하고 있으며 모든 컴퓨팅 리소그래피 소프트웨어 제품에 GPU에 대한 지원을 통합할 계획이다.

이러한 발전은 지금보다 더 작은 트랜지스터와 와이어를 사용한 칩을 가능하게 하는 동시에 시장 출시 기간을 단축한다. 또한 24시간 가동되는 대규모 데이터 센터의 에너지 효율성을 높여 제조 공정을 구동할 수 있다.

엔비디아 창립자 겸 CEO인 젠슨 황(Jensen Huang)은 "칩 산업은 전 세계 거의 모든 산업의 기반이다. 리소그래피가 물리학의 한계에 도달한 지금, 엔비디아는 cuLitho를 도입하고 파트너사인 TSMC, ASML 및 시놉시스와의 협력을 통해 파운드리에서 처리량을 늘리고 탄소 발자국을 줄이며 2nm 이후의 기반을 구축할 수 있도록 지원한다"고 말했다.

GPU에서 실행되는 cuLitho는 실리콘 웨이퍼에 패턴을 생성하는 프로세스인 기존 리소그래피보다 최대 40배의 성능 도약을 제공해 현재 매년 수백억 CPU 시간을 소비하는 대규모 연산 워크로드를 가속화한다.

이를 통해 500대의 엔비디아 DGX H100 시스템으로 40,000대의 CPU 시스템 작업을 수행할 수 있으며, 컴퓨팅 리소그래피 프로세스의 모든 부분을 병렬로 실행해 전력 수요와 잠재적인 환경 영향을 줄일 수 있다.

단기적으로 cuLitho를 사용하는 파운드리는 현재 구성보다 9배 적은 전력으로 매일 3~5배 더 많은 칩 설계의 템플릿인 포토마스크를 생산할 수 있다. 2주가 소요됐던 포토마스크를 이제 하룻밤 사이에 처리할 수 있다.

장기적으로 cuLitho는 더 나은 설계 규칙, 더 높은 밀도, 더 높은 수율 및 AI 기반 리소그래피를 가능하게 할 것이다.

업계 선두 기업의 지원
엔비디아는 이러한 새로운 기술의 신속한 도입을 위해 주요 파트너와 협력하고 있다.

TSMC CEO인 C.C. 웨이(C.C. Wei)는 "cuLitho 팀은 값비싼 작업을 GPU로 이동해 컴퓨팅 리소그래피 속도를 높이는 데 놀라운 진전을 이뤄냈다. 이러한 개발은 TSMC가 역 리소그래피 기술 및 딥러닝과 같은 리소그래피 솔루션을 칩 제조에 더 광범위하게 적용할 수 있는 새로운 가능성을 열어 반도체 확장을 지속하는 데 중요한 기여를 할 것이다"라고 말했다.

ASML의 CEO인 피터 베닝크(Peter Wennink)는 "우리는 모든 컴퓨팅 리소그래피 소프트웨어 제품에 GPU에 대한 지원을 통합할 계획이다. GPU 및 cuLitho에 대한 엔비디아와의 협력은 컴퓨팅 리소그래피와 반도체 확장에 엄청난 이점을 가져다줄 것이다. 특히 고나노 극자외선 리소그래피 시대에 더욱 그러할 것입니다”라고 전했다.

시놉시스 회장 겸 CEO인 아트 드 제우스(Aart de Geus)는 “컴퓨팅 리소그래피, 특히 OPC(optical proximity correction)는 최첨단 칩의 컴퓨팅 워크로드의 한계를 뛰어넘고 있다. 엔비디아와 협력해 cuLitho 플랫폼에서 시놉시스 OPC 소프트웨어를 실행함으로써 성능을 몇 주에서 며칠로 엄청나게 가속화했다. 업계를 선도하는 두 회사의 협력은 계속해서 업계에 놀라운 발전을 가져올 것이다"라고 말했다.

반도체 확장 활성화
최신 노드에 더 많은 수의 트랜지스터가 탑재되고 정확도 요건이 더욱 엄격해지면서 반도체 제조에서 가장 큰 워크로드에 필요한 계산 시간 비용이 최근 몇 년 동안 무어의 법칙(Moore’s law)을 능가하고 있다. 미래의 노드에는 더 세밀한 계산이 필요하지만 현재 플랫폼이 제공하는 가용 계산 대역폭에 모두 맞출 수는 없으므로 반도체 혁신의 속도가 느려지고 있다.

파운드리 공정을 변경하려면 종종 OPC를 수정해야 하므로 병목 현상이 발생한다. cuLitho는 이러한 병목 현상을 제거하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 새로운 기술 노드에 필요한 곡선 마스크, 높은 NA EUV 리소그래피, 아원자 포토레지스트 모델링과 같은 새로운 솔루션과 혁신적인 기술을 실현할 수 있다.