英伟达称 AI 重塑芯片工厂:仿真提速最高 35 倍,工程师决策从数天缩至数分钟利好

2026-11-04 02:42:14
来源:IT之家
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问财摘要

1、英伟达称人工智能正在推动半导体晶圆厂进入“AI定义工厂”阶段,通过加速仿真、学习型物理模型、AI智能体和数字孪生等技术,正在显著提速芯片制造中的设计、测试与生产决策。 2、加速仿真可以将传统依赖CPU的工程仿真从数小时、数天压缩到数分钟甚至毫秒级,让工程师能更快测试工艺方案、预测缺陷风险,而不必先做昂贵且耗时的真实产线实验。 3、学习型物理模型可以快速预测复杂物理过程,数字孪生可以在虚拟环境中创建物理对象、系统或流程的动态数字副本,帮助工程师在投产前发现瓶颈、验证布局和运营策略。 4、加速仿真、学习型物理模型和AI智能体的应用,可以将原本以“天”计的分析任务压缩到“分钟”级完成,让工程师把时间用于判断、验证和优化。
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IT之家11月4日消息,英伟达(NVDA)于11月3日发布文章称,人工智能(885728)正在推动半导体(881121)晶圆厂进入“AI定义工厂”阶段:通过加速仿真、学习型物理模型、AI智能体(886099)和数字孪生(885820),正在显著提速芯片制造中的设计、测试与生产决策。

加速仿真(accelerated simulation)指利用GPU、并行计算、AI智能体(886099)模型等技术,把传统依赖CPU的工程仿真从数小时、数天压缩到数分钟甚至毫秒级的过程。在半导体(881121)制造中,它让工程师能更快测试工艺方案、预测缺陷风险,而不必先做昂贵且耗时的真实产线实验。

IT之家援引博文介绍,随着先进芯片需求上升,制造工艺愈发复杂,良率和工艺质量的容错空间不断缩小。传统产线实验既慢又贵,工程师分析工艺变更、材料反应或缺陷根因,往往需要数天。AI的价值在于,让工程师在投入真实试验前,先在虚拟环境中更快地比较方案、发现风险。

加速仿真的目标是在真实制造之前,更快得到足够可靠的“虚拟实验”结果,从而减少试错、提高良率并降低成本。

学习型物理模型(Learned physics models)是指利用机器学习从高精度仿真、实验或产线数据中学习物理规律的模型。它会学习温度、压力、材料、电磁场、等离子体等变量之间的映射关系,从而快速预测复杂物理过程。英伟达(NVDA)在半导体(881121)制造报道中,将其视为加速晶圆厂仿真与决策的关键技术之一。

数字孪生(885820)(Digital Twin)是指在虚拟环境中创建物理对象、系统或流程的动态数字副本。它不只是静态3D模型,而是能接收实时或历史数据、模拟运行状态、预测结果,并支持“先在虚拟世界试、再到现实世界做”的决策方式。在英伟达(NVDA)关于半导体(881121)制造的报道中,数字孪生(885820)被用于构建整座晶圆厂的虚拟模型,帮助工程师在投产前发现瓶颈、验证布局和运营策略。

在具体案例中,多物理场仿真软件COMSOL借助英伟达(NVDA)cuDSS,将半导体(881121)制造相关仿真速度提升最高10倍;西门子则将cuLitho集成到Calibre光刻软件,关键仿真负载最高提速17倍。

应用材料(AMAT)公司(Applied Materials)的Ginestra平台在集成cuDSS后,较仅用CPU的方案快最高10倍,其ACE+多物理场平台借助PhysicsNeMo实现最高35倍的形貌仿真加速。

AI还能减少重复仿真。例如,半导体(881121)蚀刻中使用的等离子体行为建模复杂、成本高;Lam Research展示,PhysicsNeMo可在毫秒级预测等离子体行为,而完整仿真可能需要数天。

过去工程师为判断某个芯片制造方案是否可行,需要等待长时间仿真、实验或数据分析;引入AI加速仿真、学习型物理模型和AI智能体(886099)后,许多原本以“天”计的分析任务,可以压缩到“分钟”级完成。

英伟达(NVDA)在报道中举例,Advantest使用NeMo Switchyard AI智能体(886099)自动选择合适的AI模型,把原本需要数小时的任务压缩到数分钟。

在先进晶圆厂中,工程师面对的问题往往不是简单查询数据,通常需要判断:

  • 某种蚀刻参数是否会损伤晶圆;

  • 某个材料或工艺变更是否会影响良率;

  • 缺陷究竟来自设备、材料还是工艺条件;

  • 多个候选方案中,哪一个最值得投入真实产线验证。

传统流程通常要依次进行高精度物理仿真、结果分析、方案比较,有时还要安排实际试验。一次完整仿真可能需要数天,工程师因此难以快速探索大量备选方案。

而 AI可以先帮助工程师缩小范围、发现高风险方案,关键工艺变更仍需要高精度仿真、实验验证和工程师的专业审核。AI把工程师从“长时间等待计算结果”中解放出来,让他们把时间用于判断、验证和优化;决策链条中的等待时间缩短了,但专业责任和最终把关仍在工程师手中。

直观类比是过去像医生要等全套检查报告出来才能初步判断病情;现在AI相当于先快速给出多项筛查结果和可能原因,医生可以立刻决定优先做哪些关键检查。速度快了,但最终诊断和治疗决定,仍由医生负责。

更重要的是,应用材料(AMAT)公司正基于英伟达(NVDA)Omniverse构建整座晶圆厂的数字孪生(885820),可在虚拟环境中模拟物料流动、发现瓶颈并验证布局与运营策略,再决定是否在真实产线落地。

应用材料(AMAT)公司利用基于NVIDIA Omniverse库构建的数字孪生(885820)技术,模拟工厂级布局、吞吐量、成本和工艺控制方面的优化。

英伟达(NVDA)称,这一闭环将使工厂从每个生产周期(883436)中学习,并更早采取行动;工程师仍负责专业判断与最终决策,但等待答案的时间将大幅减少。

利用 NVIDIA Omniverse库构建的逼真晶圆厂数字孪生(885820)模型,用于模拟物料流动、发现瓶颈并在部署前验证运营策略。图片由应用材料(AMAT)公司提供。

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