英伟达宣布,半导体行业多家头部企业正在采用其CUDA-X系列库,其中包括全新的cuPotential库。该库允许开发者构建AI智能体,用来模拟原子与分子之间的相互作用,以推进所谓「AI定义晶圆厂」——即由AI协助工程师优化流程、排查生产问题并提升效率的半导体工厂。
随着先进芯片需求上升,这类工厂既要扩大产能,又要应对日益复杂的制造流程。工程师需要新手段来建模材料、分析检测数据,并在数字孪生中测试工艺变更,再将其投入实际生产。英伟达称,扩展后的CUDA-X组合为AI智能体和工程应用提供了面向半导体仿真、3D数据处理与图像分析的加速工具,可帮助把更多工程工作自动化,让晶圆厂预测工艺行为并改善良率。
英伟达工业与计算工程副总裁兼总经理Tim Costa表示,半导体产业成就了AI革命,如今AI正在改变芯片的制造方式;在晶圆厂竞相满足先进芯片需求之际,CUDA-X与Omniverse库为AI智能体提供了加速仿真与检测工具,帮助工程师应对复杂性、提升良率。
cuPotential的定位是加速原子尺度模拟。理解原子与分子如何相互作用,对半导体材料与制造工艺建模至关重要,但这类计算即便在已针对GPU优化的软件中也可能耗时很长。cuPotential通过专门的GPU加速函数,让开发者可将其加入现有软件,帮助研究人员对大量原子间的电作用力等相互作用建模,从而更快测试和修正模拟。新思科技是早期采用者之一,用cuPotential加速材料模拟;英伟达称,在早期访问测试中,该库让已针对GPU优化的流程再提速2至3倍。
在AI定义晶圆厂场景下,芯片设计、材料行为与制造工艺需要在投产前更快建模。除cuPotential外,英伟达还提到用于电子行为建模的cuEST和用于求解复杂工程仿真的cuDSS。新思科技正使用这三者加速半导体仿真,早期QuantumATK结果显示使用cuEST有望实现30倍提速,S-Device基准测试显示使用cuDSS实现12倍提速;其AgentEngineer方案可与英伟达Nemotron开放模型及NeMo互操作,支持芯片设计与验证的AI智能体。
楷登电子正利用英伟达加速计算、Nemotron开放模型与CUDA-X库,把智能体AI引入从半导体到先进封装、印刷电路板的机电系统设计与仿真。其AuraStack AI Super Agent结合Celsius与cuDSS,将先进封装的热与应力优化提速8倍;Nemotron则与ChipStack AI Super Agent配合用于半导体设计与验证。COMSOL用cuDSS加速半导体多物理场仿真,最高实现10倍提速,其即将推出的COMSOL MCP Server将使用Nemotron Ultra开放模型支持AI辅助建模与设计探索。Voltai的智能体多物理场平台Voltaire面向3D-IC设计与仿真,结合AI智能体与由cuDSS及CUDA-X驱动的GPU加速求解器,把复杂的电-热-力仿真流程从数月压缩到一天。ChipAgents则使用英伟达AI基础设施及模型训练与优化软件,开发面向芯片设计的专用AI模型,并与英伟达合作开发名为Build-A-Chip Bench的新AI基准,用于评估智能体在从规格到图形数据系统的端到端流程中的表现,为行业提供衡量全自主半导体工程进展的综合性指标。
在制造流程准备与优化方面,英伟达提到晶圆厂依赖成千上万道工艺步骤,投产前必须建模、修正与验证。cuLitho库加速芯片图形印刷计算;面向3D数据的开源库NanoVDB加速芯片制造仿真;开源PhysicsNeMo框架帮助训练物理AI模型以预测物理系统行为。西门子用cuLitho加速Calibre软件的芯片图形修正与掩膜准备,其Solido团队还在用Nemotron开放模型与NeMo开放库开发智能体驱动的表征工作流。泛林集团计划把NanoVDB集成进其先进半导体工艺建模平台SEMulator3D(属于Semiverse Solutions虚拟产品系列),预计可使部分晶圆刻蚀建模提速最高30倍,而使用PhysicsNeMo已被证明可把等离子体预测仿真时间从数天缩短到低至毫秒级。Luminary则将PhysicsNeMo用于半导体封装设计,训练物理AI模型预测温度、压降与热应力。
整体来看,这批合作把AI智能体与GPU加速仿真工具从设计端延伸到制造端,覆盖材料模拟、电子行为、多物理场仿真、光刻图形与工艺建模等环节。对关注AI产业的人而言,其看点在于:AI不只是芯片的需求来源,也正成为芯片制造流程本身的效率工具;若这些加速效果在真实产线中兑现,可能影响晶圆厂的良率改善节奏与设备、EDA及仿真软件厂商的产品路线。