AI & computing › Neuromorfe & fotonische chips
Chipindustrie zet AI-software van NVIDIA in om fabrieken te versnellen
Grote namen in de chipindustrie, van Synopsys tot Applied Materials, gebruiken een nieuwe reeks AI-software van chipgigant NVIDIA om hun productieprocessen te versnellen. De zogeheten CUDA-X-bibliotheken moeten simulaties, inspecties en testen tot wel tachtig keer sneller maken, wat de ontwikkeling van nieuwe chips aanzienlijk kan bespoedigen.
Het maken van een computerchip is een van de meest ingewikkelde productieprocessen die er bestaan. Voordat een fabriek ook maar één werkende chip aflevert, moeten ingenieurs talloze materialen, patronen en machine-instellingen testen. NVIDIA presenteert nu een uitgebreide verzameling software, CUDA-X genaamd, die dat hele traject met behulp van kunstmatige intelligentie moet versnellen. Een reeks bekende chipbedrijven heeft de tools inmiddels in gebruik genomen.
Rekenen op atoomniveau
Een van de nieuwe onderdelen heet cuPotential. Deze software berekent hoe atomen en moleculen in chipmaterialen op elkaar reageren, iets wat normaal gesproken enorm veel rekentijd kost, zelfs op snelle grafische processoren (GPU's). Chipontwerpbedrijf Synopsys gebruikt cuPotential al en meldt dat bepaalde berekeningen twee tot drie keer sneller verlopen dan met reeds geoptimaliseerde software. Synopsys combineert de techniek met andere NVIDIA-bibliotheken zoals cuEST en cuDSS, en boekte daarmee tot 30 keer snellere resultaten bij bepaalde materiaalsimulaties. Ook chipontwerper Cadence en simulatiebedrijf COMSOL melden vergelijkbare versnellingen, tot wel tien keer sneller dan voorheen.
Opvallend is het voorbeeld van chipontwerper Voltai. Dat bedrijf gebruikt de nieuwe software in zijn platform Voltaire voor het ontwerpen van gestapelde 3D-chips. Daar waar een volledige simulatie van warmte- en materiaalgedrag vroeger maanden kon duren, is dat nu in ongeveer één dag te doen. Dat soort tijdwinst kan de ontwikkeling van nieuwe chipgeneraties flink versnellen.
Sneller controleren en testen
Niet alleen het ontwerp, ook de controle van chips profiteert van de nieuwe software. Onderzoeksinstituut Imec gebruikt AI om ruis uit microscoopbeelden te halen die gebruikt worden om chipstructuren op nanometerschaal te meten, en boekt daarmee 30 procent verbetering in het productieproces. Testbedrijf Teradyne meldt dat het controleren van meetpennen, die bepalen of een chip goed functioneert, nu 85 keer sneller gaat. Dat helpt fabrieken slijtage op te sporen voordat die de productiekwaliteit aantast. Ook testbedrijf Advantest en meetbedrijf KLA zetten de techniek in, met snelheidswinsten tot 50 keer.
De hele fabriek als digitale kopie
De ambitie gaat verder dan losse rekentaken. Fabrikant Applied Materials bouwt digitale kopieën van complete productiehallen, zogeheten digitale tweelingen, om de indeling en materiaalstromen vooraf te testen. Chipmachinebouwer Lam Research gebruikt de software om het etsen van siliciumplakjes (wafers) tot 30 keer sneller te simuleren, en test inmiddels ook of plasmaprocessen binnen milliseconden in plaats van dagen voorspeld kunnen worden. Robotbedrijven FANUC en Foxconn koppelen hun robotmodellen aan dezelfde digitale omgeving om fabrieksrobots eerst virtueel te testen. De komende tijd moet blijken of deze aanpak, die NVIDIA een 'AI-defined fab' noemt, daadwerkelijk leidt tot goedkopere en snellere chipproductie.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als chipfabrieken dankzij AI-software maanden aan simulatietijd kunnen inkorten tot dagen, kan dat de ontwikkeling van nieuwe generaties chips flink versnellen. Dat is belangrijk omdat de vraag naar geavanceerde chips, bijvoorbeeld voor AI-toepassingen, sterk blijft groeien terwijl productieprocessen juist complexer worden.
- CUDA-X
- Een verzameling softwarebibliotheken van NVIDIA die berekeningen versnelt door gebruik te maken van grafische processoren (GPU's).
- GPU
- Graphics processing unit: een chip die oorspronkelijk voor beeldbewerking werd ontwikkeld, maar nu vooral gebruikt wordt om grote hoeveelheden berekeningen tegelijk uit te voeren, onder meer voor AI.
- Digitale tweeling
- Een computermodel dat een fysieke fabriek, machine of proces zo nauwkeurig nabouwt dat je er wijzigingen virtueel kunt testen voordat je ze echt uitvoert.
- AI-agent
- Een AI-systeem dat zelfstandig taken uitvoert, zoals het opzetten of aanpassen van simulaties, zonder dat een mens elke stap aanstuurt.
- Wafer
- Een dun plakje silicium waarop fabrikanten meerdere chips tegelijk aanmaken.
- Lithografie
- De techniek waarmee minuscule patronen op een chip worden 'afgedrukt', vergelijkbaar met fotografisch belichten op zeer kleine schaal.
- Multiphysics-simulatie
- Een computerberekening die meerdere natuurkundige effecten tegelijk doorrekent, zoals warmte, mechanische spanning en elektrische stroom.
- cuPotential
- Een nieuwe NVIDIA-bibliotheek die berekent hoe atomen en moleculen in materialen op elkaar inwerken.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
