Vedle nového superčipu H100 se Nvidia na skončené konferenci GTC pochlubila zbrusu novou technologií cuLitho. Ta se postará o zásadní zrychlení litografického výrobního procesu. Zaměřuje se totiž na jedno z nejkritičtějších míst celého vývoje – výpočet fotomasky, která je potřeba pro přenesení návrhu čipu na samotný křemíkový wafer.
Náročnost této technologie dobře ilustruje graf níže s výrobním procesem na horizontální ose a procesorovým časem a počtem potřebných datacenter na vertikálních osách. Zatímco před jedenácti lety stačilo s 28nm architekturou Kepler pro výpočet fotomasky asi 10 milionů procesorových hodin ročně, u aktuálního Hopperu to je až tisíckrát tolik. Nároky jsou tedy enormní a do budoucna neudržitelné.
Důvod, proč se výpočet fotomasky pro přenos návrhu čipu stává stále složitějším, je vlastně jednoduchý: difrakce vznikající na optických elementech, které obraz přenáší na wafer. Tento jev dobře znají všichni fotografové, kteří u svých objektivů hledají difrakční hranici: tedy hodnotu zaclonění, kdy difrakce začíná ovlivňovat ostrost snímků. Jenže na fotomasce, která obsahuje návrh čipu s 80 miliardami tranzistorů, nejde jednoduše změnit clonu a lom světla eliminovat.
Zdroj světla osvětluje fotomasku obsahující návrh čipu. Výsledný obraz této šablony čočky směrují na křemíkový wafer (zdroj: Nvidia)
Difrakci se musí naopak přizpůsobit fotomaska, která obsahuje návrh čipu s takovou korekcí, aby po průchodu všemi optickými prvky dopadl na wafer v původně zamýšleném tvaru. Každý čip je navíc tvořen desítkami až stovkami vrstev, kdy pro každou z nich je nutné vypočítat novou fotomasku. U nejsložitějších návrhů může výpočet jediné masky trvat několik dnů až týdnů. A to i přesto, že se o něj podle Nvidie stará až 40 000 serverů.
Vlevo je finální návrh čipu: obrazce si lze představit jako velmi titěrné díry. Aby došlo k přesnému přenosu tohoto návrhu, musí vypadat fotomaska jako na obrázku vpravo.
cuLitho tuto dobu dokáže mnohonásobně zkrátit a u aktuálně představené architektury Hopper a čipu H100 by se mělo jednat o osm hodin pro výpočet jedné fotomasky namísto dvou týdnů. cuLitho je softwarovou knihovnou, která využívá desítky paralelních algoritmů, které zrychlují samotný výpočet a optimalizují využití procesorového času.
Nvidia mnoho podrobností nezveřejnila a mimo jiné je cuLitho zařazeno do kategorie citlivého softwaru, který by se i kvůli obchodním sankcím neměl dostat do Číny. Aktuálně jej již začínají do svých procesů integrovat tchaj-wanské TSMC, nizozemské ASML a americký Synopsys.