反演光刻技术（ILT）与GPU加速：半导体制造的未来驱动力

在半导体制造的精密世界中，光刻技术作为集成电路图案转移的核心工艺，正面临前所未有的挑战。随着摩尔定律的推进，芯片图形特征尺寸不断缩小，光学邻近效应导致的偏差使得计算光刻技术（OPC）成为不可或缺的修正手段。如今，反演光刻技术（Inverse Lithography Technology，简称ILT）以其独特的优化策略，为先进制程的光刻环节注入了新的活力。

D2S, Inc作为半导体制造GPU加速解决方案的先锋，不仅拥有在自然模拟、图像处理和深度学习领域的深厚积累，还是eBeam Initiative的主要推动者和电子制造深度学习中心（CDLe）的创始成员。在第九届国际先进光刻技术研讨会（IWAPS 2025）期间，半导体光刻领域的权威专家、硅谷D2SInc首席产品官庞琳勇（Leo）博士就计算光刻和ILT技术的最新进展接受了访谈。

作为业界ILT技术的奠基人和这一术语的创造者，庞博士手握38项专利，还有30项待批，90篇论文在国际学术刊物和会议上发表。他不仅是国际光学工程学会SPIE的专家委员、CSTIC中国国际半导体会议光刻分会主席，还是SPIE光刻期刊JM3的编辑以及深度学习专辑的主编。

计算光刻与反演光刻技术引领先进制程发展

随着芯片制程向2nm及更先进节点迈进，光刻工艺的复杂度呈指数级增长，EUV光刻技术的采用成为必然。计算光刻通过软件模拟与算法优化，在光刻前对掩模版进行精确校正和验证，确保芯片图形能精准复制到晶圆上，成为连接设计与制造的关键桥梁。

EUV掩模版由多束电子束设备制作，主要供应商包括IMS和NuFlare。NuFlare的最新多光束掩模写入器MBM–2000, MB-3000及下一代MBM-4000均具备像素级剂量校正（PLDC）功能。而PLDC正是D2S最具创新性的成果之一。与传统多边形层面的OPC和MPC工具不同，PLDC直接在像素层级发挥作用，通过精确计算每个像素所需的曝光剂量，实现与OPC/ILT输出目标图形的高度吻合。

反演光刻技术（ILT）通过逆向推导光刻过程的物理规律，能更精准地补偿光学畸变、蚀刻效应等复杂因素，生成更优的掩模图形。在先进制程中，ILT的重要性还体现在精度升级和全芯片适配。随着线宽不断缩小，传统OPC难以考量细微物理过程，而ILT能将这些效应纳入模型，显著提升图形转移的精度。

GPU加速让反演光刻技术进入“高速时代”

尽管ILT技术对先进制程至关重要，但在GPU加速技术应用前，其发展长期受限于效率瓶颈。在GPU技术未介入时，ILT主要依赖CPU进行计算，但CPU的串行计算架构难以应对全芯片ILT的海量数据与复杂算法。

GPU的并行计算架构解决了ILT的效率痛点，让全芯片ILT成为现实。D2S发明的超大虚拟CPU-GPU解决了全芯片ILT的拼接错误问题，让全芯片ILT真正可以用到量产。

此外，GPU加速还被D2S应用于掩模校正领域，开发出像素级剂量校正（PLDC）技术。传统MPC客户反馈“要跑几个星期才能跑完”，而D2S利用GPU在像素转换环节同步完成校正。

AI推动计算光刻的发展

根据QYResearch的统计及预测，2024年全球计算光刻软件市场销售额达到了12.68亿美元，预计2031年将达到23.68亿美元。AI技术正成为计算光刻领域的“新引擎”，为ILT等核心技术的迭代注入新动能。

AI为计算光刻带来的核心变革主要体现在“模型构建”与“ILT加速”两大方向。在计算光刻中，部分物理效应的机理复杂，传统数学模型难以精准描述。而AI技术通过数据驱动的方式，能从大量实验数据或严格仿真中学习效应规律，快速构建高精度模型。

全芯片ILT将赋能半导体“长远迭代”

庞琳勇博士认为，全芯片ILT将成为推动整个半导体行业发展的重要技术。一旦技术成熟，将为芯片设计带来“自由度革命”，减少层数量、降低功耗等。这意味着，全芯片ILT不仅是当前2nm制程的刚需技术，更将成为未来多代半导体技术迭代的“基础平台”。