ثورة في قلب الصناعة: كيف تنشر TSMC تقنيات NVIDIA في كل ركن من مصانعها

1. ثورة في الطباعة الحجرية الحاسوبية باستخدام cuLitho

الطباعة الحجرية هي العملية الأساسية والأكثر تعقيداً في تصميم قناع الرقاقة. تقليدياً، كانت هذه العملية تُنفذ على أنظمة تعتمد على وحدات المعالجة المركزية (CPU) وتستغرق وقتاً طويلاً. الآن، تستخدم TSMC مكتبة cuLitho من NVIDIA، وهي مكتبة للطباعة الحجرية الحاسوبية مسرَّعة بوحدات GPU.

• التحسين: تحقيق تحسين بنسبة 20-50% في التكلفة أو زمن الدورة لتصميم قناع الرقاقة، مع الحفاظ على نفس التكلفة الإجمالية للملكية .
• أداء إضافي: توفر cuLitho تسريعاً يصل إلى 40 ضعفاً في تقنية الطباعة الحجرية العكسية (Inverse Lithography) مقارنة بالأنظمة التقليدية .

2. محاكاة فائقة السرعة للمواد والترانزستورات باستخدام cuEST

لتطوير مواد جديدة لترانزستورات الجيل التالي، تحتاج TSMC إلى محاكاة خصائصها الكيميائية بدقة. هنا يأتي دور مكتبة cuEST، وهي مكتبة لمحاكاة البنية الإلكترونية مسرَّعة بوحدات GPU.

• التحسين: تحقيق سرعة أكبر بـ 50 مرة في المتوسط في محاكاة الكيمياء لتصميم مواد أشباه الموصلات، مما يسمح بتقييم سريع للمواد والتركيبات الكيميائية المتقدمة .

3. تحكم أكثر ذكاءً في عمليات التصنيع باستخدام cuML

تولّد عملية تصنيع الرقاقة الواحدة آلاف الخطوات ومئات الآلاف من المتغيرات. تستخدم TSMC مكتبة التعلم الآلي المسرَّعة cuML (جزء من منصة RAPIDS) لتحليل هذه البيانات الضخمة.

• التحسين: معالجة مئات الآلاف من متغيرات العملية عبر آلاف خطوات التصنيع، وتحويلها إلى مدخلات دقيقة لنماذج التعلم الآلي، مما يؤدي إلى تقليل كبير في تباين العمليات وتحسين العائد الإنتاجي (Yield) .

4. رفع إنتاجية المصنع بجدولة فائقة على معالجات H200

حتى جدولة العمليات داخل المصنع أصبحت أسرع وأذكى. تدير TSMC مهام تحسين الجدولة وعمليات المصنع على وحدات معالجة الرسوميات NVIDIA H200 Tensor Core.

• التحسين: تسريع خوارزميات التحسين المنفصل (Discrete Optimization) لتقليل زمن دورة الجدولة وتحسين الإنتاجية الإجمالية للمصنع .

5. عيون ذكاء اصطناعي لا تخطئ: فحص العيوب باستخدام Metropolis و TAO

مع تقدم الرقاقات، يصبح اكتشاف أصغر العيوب النانومترية أمراً بالغ الأهمية. هنا تستخدم TSMC منصة NVIDIA Metropolis (منصة ذكاء اصطناعي للرؤية) وأداة TAO Toolkit (لتخصيص النماذج).

• التحسين: أتمتة فحص العيوب برؤية ذكاء اصطناعي تحسن الكشف عن عيوب بمقياس النانومتر، مع تقليل كبير في دورات وضع العلامات اليدوية وإعادة التدريب المتكررة .

6. استكشاف المستقبل افتراضياً: التوأم الرقمي للمصنع FabTwin عبر Omniverse

قبل إجراء أي تغيير مادي في المصنع، يمكن لـ TSMC الآن محاكاته في بيئة افتراضية. تستخدم الشركة منصة NVIDIA Omniverse لبناء واستكشاف "FabTwin"، وهو توأم رقمي لمصنع أشباه الموصلات.

• الغرض: محاكاة وتحسين تخطيطات المصنع، تدفقات المواد، تكوينات المعدات، ولوجستيات الإنتاج في بيئة افتراضية دقيقة فيزيائياً قبل تطبيقها على أرض الواقع .

لمحة سريعة: الأدوات والنتائج

هذه المنظومة المتكاملة من التقنيات تعمل بكامل طاقتها على مكتبات NVIDIA CUDA-X ونماذج الذكاء الاصطناعي المنشورة على وحدات GPU من NVIDIA داخل مصانع الإنتاج التابعة لـ TSMC، ممثلة بذلك مخططاً واضحاً لمستقبل صناعة أشباه الموصلات حيث يصبح الذكاء الاصطناعي هو العامل الأساسي في صناعة الذكاء الاصطناعي نفسه .