台积电的光刻革命：反向光刻技术重塑芯片未来

计算机芯片作为现代世界伟大奇迹之一，堪称令人惊叹的工程杰作。就在人们认为芯片设计已足够复杂精妙时，反向光刻技术（ILT：Inverse Lithography Technology）应运而生，这项独特而前沿的技术有望将芯片设计推向更高的性能境界。

严格来讲，ILT 并非全新技术。不过，据 YouTube 频道 Asianometry 报道，芯片制造商台积电和英伟达（一家市值高达 5 万亿美元且备受瞩目的图形芯片公司）正在以革命性的新方式运用这项技术。

这是一个复杂的故事，但概括来说，使用极紫外光将芯片组件缩小到前所未有的更小尺寸，会带来一些相当奇怪的问题，导致在将光刻掩模中包含的图案转移到硅晶片上时出现缺陷。

简单来说，问题在于极紫外光在穿过台积电用于制造最先进芯片的复杂精密的ASML光刻机中的各种透镜、反射器和光圈时，会发生衍射和畸变。使用传统的芯片生产技术，这些缺陷无法完全控制和纠正，从而导致芯片出现缺陷和破损。

为弥补这些问题，芯片制造商多年来一直在调整掩模设计，且复杂性不断增加。但在大多数情况下，这种方法本质上是累加式的，即先获取掩模，添加一些细微的调整和功能，然后迭代重复。而 ILT 则更为激进，正如其名称中的 “I”（Inverse：逆向）所暗示的那样，它利用人工智能从相反的方向解决问题。它首先绘制出光线在光刻机中的路径以及它如何与晶圆上的光刻胶发生反应，然后在确定了想要转移到晶圆上的芯片图案后，会逐像素地生成光学掩模图像。Asianomigration 公司指出，从整体上看，这些后 ILT 时代的设计看起来非常奇特，几乎像是迷幻风格。尽管这些芯片掩模外观怪异，但最终印刷出来的产品更有可能真正发挥作用，即便存在一些缺陷。

这一切的实现得益于英伟达的 AI 分析技术（名为 cuLitho）以及一项经过艰苦研发的全新技术 —— 创建带有曲线的掩模。此前，掩模完全由正方形和矩形构成。

需要指出的是，ILT 并非一项全新的技术，英特尔显然已经使用这项技术多年。但此前，ILT 仅限于芯片上的所谓 “热点” 区域，也就是缺陷密度较高的特定问题区域。

而 Asianometry 指出，台积电即将推出的 N2 制程（也称 2 纳米制程）将采用 ILT 技术，尽管目前仅用于少数几个掩模层。通常情况下，单个芯片设计会使用数十个掩模层。因此，当英伟达等公司将 N2 制程应用于未来的 GPU 产品时，其最终效果将非常值得关注。

总之，ILT 可能意义重大，能够带来类似代际优势的效果。它有点像升级到更先进的芯片节点，允许更密集地封装组件，但无需使用波长更短、问题更多的光。最终得到的光刻掩模既美观又奇特，这就如同随着训练复杂度的增加，理解基于 LLM 的 AI 模型内部运作机制变得越来越困难，但最终得到的 LLM 模型不仅有效，而且效果惊人，这些奇特的光刻掩模同样如此，只是乍一看，我们很难理解其中的原因。