計算リソグラフィとは　CPU4万台分の計算をGPU350台で、TSMCが量産に採用

計算リソグラフィは、露光装置で模様がどのように写るかを、光の物理に基づいてコンピューターでまね、その結果からマスクの模様や照明の形を決める技術です。ASMLは、装置の実際のデータと計算の手順を使って製造をまね、狙った模様がウエハーに写るようにマスクを設計する技術だと説明しています。

何を計算するか

中心は、マスクの模様の補正（OPC）です。写るときのゆがみを見込んで、マスクの形を描き直します。ほかに、マスクと照明の形を一緒に決めるSMOや、欲しい形から逆にマスクを求めるILTも、この分野の技術です。照明の形は装置の側で変えられます。ASMLのDUV装置の照明の部品は、4,000枚の小さな鏡を1枚ずつ動かして、光の当て方を作ります。

GPUで計算を速くする

NVIDIAの2024年3月の発表によると、計算リソグラフィは世界でCPUを年に数百億時間使い、チップ1つ分のマスクの組で3,000万CPU時間以上かかることがあります。NVIDIAのcuLithoは、この計算を40〜60倍速くするという触れ込みでした。NVIDIAのH100のシステム350台で、CPUのシステム4万台分の仕事ができます。TSMCとシノプシスは、この仕組みを量産に使い始めました。

計算リソグラフィのGPU化をめぐる発表（NVIDIAの発表から）

時期	内容
2024年3月	TSMCとシノプシスがcuLithoを量産に採用。TSMCとの試験で曲線の流れ45倍、マンハッタン型で約60倍の高速化
2024年3月	生成AIでマスクの原案を作り、OPCをさらに約2倍速くする手順を紹介
2026年6月	TSMCの工場へのAIの導入を発表。CPUの計算と比べ、費用対効果か処理の時間を20〜50%改善

High-NAで増える計算

シノプシスの解説によると、High-NAのEUV装置では、マスクの模様を縮める倍率が横は4倍のまま、縦は8倍になります。このため、マスクの補正を縦と横で別々に合わせる必要が生じました。1回で写せる範囲も半分になり、大きなチップの設計は2枚のマスクに分けてつなぎ合わせます。光学系のわずかなゆがみの影響も大きくなるため、より正確なモデルが必要です。シノプシスのOPCのソフト「Proteus」は、NVIDIAのcuLithoの上で動いています。

関連する用語

• OPC：写るときのゆがみを見込んでマスクの模様を補正する技術。
• ILT：欲しい形から逆算してマスクの形を求める方法。
• High-NA：開口数0.55のEUV露光装置。

NVIDIAとTSMCの2026年6月の発表は、台北のGTCで行われました。