以人工智慧量測，提升半導體產量
半導體製造業對可靠性的高標準，在其他行業看來可能會覺得高得離譜。例如半導體元件的品質，通常是以每百萬次缺陷數 (DPM) 作為衡量標準。
為了量測，半導體量測法使用光學工具與電子束，在製造流程的初期，掃描晶圓的瑕疵，避免不良晶圓導致晶片失效。
但半導體是在越來越小的處理節點上製造，因此使用傳統量測法，更難準確偵測晶圓瑕疵。僅僅使用量測設備，偵測瑕疵的速度與準確度，已經無法如半導體工程師所願，因此現在改用人工智慧（AI）。
仔細探究人工智慧
如今人工智慧逐漸與晶圓檢測、瑕疵偵測與分類，以及掃描電子顯微鏡（SEM）去雜訊整合。因此量測資料以及製造業感應器的資料，有了更深一層的相關性。
將人工智慧測試納入半導體製造流程，工程師就能從這些資料，找出潛藏的訊息。但必須要有能執行高標準電腦視覺的新設備，邊緣也要具備高階類神經網路。而且執行這些人工智慧工作負載的高效能處理器必須能夠有效冷卻，還不能影響加工設施所需的高度敏感的環境。
嵌入式系統與解決方案供應商 Prodrive Technologies 推出的 Zeus High-Performance Cabinet （ZHPC），解決了這個問題。此系統內含能將量測訊息，轉化為可操作情報（圖 1）的高效能伺服器。
為了進行量測，這項產品使用內部液態冷卻的熱交換器，以耗散熱能，而且不會將髒空氣排放到周遭環境，也不會從外面排氣。因此可以部署於位於晶圓代工廠無塵室下方，設有嚴格空氣控制標準的附屬製造區。
Zeus High Performance Cabinet 能偵測冷卻劑滲漏與煙霧，並且可容納、支援、冷卻多達 41 台機架式伺服器。包括高效能伺服器，例如搭載原先名為 Ice Lake 的第 3 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器的高密度伺服器平台的 Zeus 可擴充系列。
人工智慧量測的高效能運算
最新 Intel Xeon 裝置是以 10 奈米製程打造，並搭載 Intel® 進階向量指令集 512 （Intel® AVX-512）與 Intel® Deep Learning Boost （Intel® DL Boost）等技術。因此 Zeus 伺服器能執行可快速消化量測資料的高階類神經網路。
Intel AVX-512 是一組指令，能支援增強向量處理，包括能在每個時鐘週期，執行 32 或 64 位元的單精度浮點運算。這些指令加上雙融合乘加運算（FMA），能讓 Xeon 裝置執行人工智慧演算法運算所需的複雜數學運算。
Intel DL Boost 技術運用 AVX-512 的功能，納入向量類神經網路指令集（VNNI），並支援 bfloat16 數學運算，在人工智慧工作負載中，甚至比先前提到的單精度浮點數學運算更有效率。因此搭載第 3 代 Xeon 的平台，在某些深度學習工作能展現雙倍的效能。
除了運算效能之外，這款處理器也支援第 4.0 代 PCI Express，以及其 64 Gbps 的頻寬。這代表 Zeus 組合可部署於附屬製造區的光學與電子束檢測工具附近，不會被這些工具生產的大量資料所淹沒。藉由消除本地頻寬的瓶頸，所有量測資料與分析都能在邊緣執行，以減少傳送至外部系統可能引發的延遲與安全問題。
Zeus HPC 與可擴充伺服器沒有頻寬或處理能力的限制，可作為單一整合式網路、CPU 與儲存平台，將人工智慧整合至晶圓測試工具。檢測流程便能更快完成，最終半導體產量也會增加。
Prodrive Technologies 專案管理者 Bas van Bree 表示：「我們認為這表示製造廠內部可以設置雲端與邊緣架構，現在一切都由這項工具完成。」「我們將工作負載集中化，就能將製造廠內部可用的運算資源量最佳化。」
業界普遍認為，隨著 CPU 特徵尺寸不斷縮小，改善效能與效率的需求提升，人工智慧與機器學習會是達到可接受產量的關鍵。但這需要擁有足夠效能、合適技術，以及能部署於邊緣，且能在邊緣即時進行分析的處理平台。