엔비디아(NVIDIA)가 세계 최대 반도체 파운드리(위탁 제조) 기업인 TSMC와 손잡고 AI와 가속 컴퓨팅 기술을 반도체 설계·제조 전 과정에 적용한다고 1일(현지시간) 대만 타이베이에서 열린 GTC 타이베이에서 발표했다. 양사는 리소그래피(노광), 트랜지스터 시뮬레이션, 첨단 공정 제어, 웨이퍼 검사, 팹(Fab) 운영 최적화 등 생산 전반에 AI를 접목해 수율과 에너지 효율을 끌어올린다는 계획이다. 공정이 2나노 이하 첨단 노드 시대로 진입하면서 설계부터 양산까지의 과정이 세계에서 가장 복잡한 컴퓨팅 문제 중 하나로 평가되는 데 따른 대응이다.
구체적으로 컴퓨팅 리소그래피 분야에서는 엔비디아의 GPU 가속 라이브러리 ‘cuLitho’를 활용해 칩 마스크 설계 처리 속도와 비용 효율을 개선하고 있다. 엔비디아는 CPU 기반 방식 대비 동일한 총소유비용(TCO) 기준으로 처리 시간 또는 비용 효율이 20~50% 향상된다고 설명했다. 트랜지스터·소재 시뮬레이션에는 GPU 가속 라이브러리 ‘cuEST’를 적용해 작업을 평균 50배 빠르게 수행하며, 공정 제어에는 머신러닝 라이브러리 ‘cuML’을 도입해 수십만 개의 공정 변수와 수천 개 공정 단계를 분석·최적화한다. 팹 운영에서는 H200 GPU 기반 쿠다 컴퓨팅으로 생산 일정과 장비 운영을 실시간 관리한다.
결함 검사에도 AI가 핵심 역할을 한다. TSMC는 엔비디아 메트로폴리스(Metropolis) 플랫폼과 TAO 툴킷을 활용해 나노미터 단위 결함 탐지 성능을 높이고, 공정 조건이 바뀌어도 반복적인 데이터 라벨링과 모델 재학습 부담을 줄이는 자동 검사 체계를 구축했다. 나아가 옴니버스(Omniverse) 라이브러리로 생산시설을 가상에 그대로 구현한 ‘팹트윈(FabTwin)’ 도입도 검토 중이다. 장비 배치, 물류 동선, 생산 시나리오를 실제 구축 전에 디지털 환경에서 시뮬레이션해 병목을 사전 발견하고 시설 투자 비용·시간을 줄이겠다는 구상이다.
젠슨 황(Jensen Huang) 엔비디아 CEO는 양사가 30년 가까이 컴퓨팅의 한계를 확장해 왔다며 TSMC가 차세대 칩의 속도와 효율, 수율을 동시에 개선하고 있다고 밝혔다. 웨이저자(C.C. Wei) TSMC 회장 겸 CEO 역시 팹 운영과 리소그래피·공정 제어·검사 전반에 엔비디아 AI를 적용해 제조 경쟁력을 강화하고 있다고 강조했다. 첨단 공정 경쟁이 심화되는 가운데 AI 기반 시뮬레이션과 디지털 트윈, 자율 공정 최적화가 차세대 반도체 산업의 핵심 경쟁력으로 부상하고 있다는 평가가 나온다.
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