În adâncul lanțului de aprovizionare, unii magicieni transformă nisipul în discuri perfecte de cristal de siliciu structurate în diamant, care sunt esențiale pentru întregul lanț de aprovizionare cu semiconductori.Ele fac parte din lanțul de aprovizionare cu semiconductori care crește valoarea „nisipului de siliciu” de aproape o mie de ori.Strălucirea slabă pe care o vedeți pe plajă este silicon.Siliciul este un cristal complex cu fragilitate și metal asemănător solid (proprietăți metalice și nemetalice).Siliciul este peste tot.
Siliciul este al doilea cel mai răspândit material de pe Pământ, după oxigen, și al șaptelea cel mai frecvent material din univers.Siliciul este un semiconductor, ceea ce înseamnă că are proprietăți electrice între conductori (cum ar fi cuprul) și izolatori (cum ar fi sticla).O cantitate mică de atomi străini în structura de siliciu își poate schimba fundamental comportamentul, astfel încât puritatea siliciului de calitate semiconductoare trebuie să fie uimitor de mare.Puritatea minimă acceptabilă pentru siliciul de calitate electronică este de 99,999999%.
Aceasta înseamnă că este permis doar un atom fără siliciu la fiecare zece miliarde de atomi.Apa potabilă bună permite 40 de milioane de molecule non-apă, ceea ce este de 50 de milioane de ori mai puțin pur decât siliciul semiconductor.
Producătorii de napolitane de siliciu goale trebuie să transforme siliciul de înaltă puritate în structuri perfecte cu un singur cristal.Acest lucru se realizează prin introducerea unui singur cristal mamă în siliciu topit la temperatura corespunzătoare.Pe măsură ce noi cristale fiice încep să crească în jurul cristalului mamă, lingoul de siliciu se formează încet din siliciul topit.Procesul este lent și poate dura o săptămână.Lingoul de siliciu finit cântărește aproximativ 100 de kilograme și poate face peste 3.000 de napolitane.
Napolitanele sunt tăiate în felii subțiri folosind sârmă de diamant foarte fin.Precizia sculelor de tăiat din silicon este foarte mare, iar operatorii trebuie monitorizați în permanență, altfel vor începe să folosească instrumentele pentru a-și face prostii părului.Scurta introducere în producția de plachete de siliciu este prea simplificată și nu creditează pe deplin contribuțiile geniilor;dar se speră să ofere un fundal pentru o înțelegere mai profundă a afacerii cu placă de siliciu.
Relația dintre cerere și ofertă a plachetelor de siliciu
Piața plachetelor de siliciu este dominată de patru companii.De mult timp, piața a fost într-un echilibru delicat între cerere și ofertă.
Scăderea vânzărilor de semiconductori în 2023 a determinat piața să se afle într-o stare de supraoferta, determinând stocurile interne și externe ale producătorilor de cipuri să fie ridicate.Cu toate acestea, aceasta este doar o situație temporară.Pe măsură ce piața își va reveni, industria va reveni în curând la limita capacității și trebuie să răspundă cererii suplimentare generate de revoluția AI.Tranziția de la arhitectura tradițională bazată pe CPU la calcularea accelerată va avea un impact asupra întregii industrii, deoarece, totuși, acest lucru poate avea un impact asupra segmentelor cu valoare scăzută ale industriei semiconductoarelor.
Arhitecturile unității de procesare grafică (GPU) necesită mai multă zonă de siliciu
Pe măsură ce cererea de performanță crește, producătorii de GPU-uri trebuie să depășească unele limitări de design pentru a obține performanțe mai mari de la GPU-uri.Evident, mărirea cipului este o modalitate de a obține performanțe mai mari, deoarece electronilor nu le place să călătorească pe distanțe lungi între diferite cipuri, ceea ce limitează performanța.Cu toate acestea, există o limitare practică de a mări cipul, cunoscută sub numele de „limita retinei”.
Limita de litografie se referă la dimensiunea maximă a unui cip care poate fi expus într-o singură etapă într-o mașină de litografie utilizată în fabricarea semiconductoarelor.Această limitare este determinată de dimensiunea maximă a câmpului magnetic al echipamentului de litografie, în special de stepper-ul sau scanerul utilizat în procesul de litografie.Pentru cea mai recentă tehnologie, limita măștii este de obicei de aproximativ 858 de milimetri pătrați.Această limitare de dimensiune este foarte importantă deoarece determină suprafața maximă care poate fi modelată pe napolitana într-o singură expunere.Dacă placheta este mai mare decât această limită, vor fi necesare expuneri multiple pentru modelarea completă a plachetei, ceea ce este nepractic pentru producția de masă din cauza complexității și provocărilor de aliniere.Noul GB200 va depăși această limitare prin combinarea a două substraturi de cip cu limitări de dimensiunea particulelor într-un strat intermediar de siliciu, formând un substrat limitat de super-particule care este de două ori mai mare.Alte limitări de performanță sunt cantitatea de memorie și distanța până la acea memorie (adică lățimea de bandă a memoriei).Noile arhitecturi GPU depășesc această problemă prin utilizarea memoriei stivuite cu lățime de bandă mare (HBM) care este instalată pe același interpozitor de siliciu cu două cipuri GPU.Dintr-o perspectivă a siliciului, problema cu HBM este că fiecare bit de zonă de siliciu este de două ori mai mare decât DRAM-ul tradițional, datorită interfeței de mare paralelă necesară pentru o lățime de bandă mare.HBM integrează, de asemenea, un cip de control logic în fiecare stivă, mărind zona de siliciu.Un calcul brut arată că suprafața de siliciu utilizată în arhitectura GPU 2.5D este de 2.5 până la 3 ori mai mare decât cea a arhitecturii tradiționale 2.0D.După cum am menționat mai devreme, dacă companiile de turnătorie nu sunt pregătite pentru această schimbare, capacitatea plăcilor de siliciu poate deveni din nou foarte redusă.
Capacitatea viitoare a pieței plachetelor de siliciu
Prima dintre cele trei legi ale producției de semiconductori este că cei mai mulți bani trebuie investiți atunci când este disponibilă cea mai mică sumă de bani.Acest lucru se datorează naturii ciclice a industriei, iar companiile de semiconductori respectă cu greu această regulă.După cum se arată în figură, majoritatea producătorilor de plachete de siliciu au recunoscut impactul acestei schimbări și aproape și-au triplat cheltuielile totale de capital trimestriale în ultimele trimestre.În ciuda condițiilor dificile de piață, acesta este încă cazul.Ceea ce este și mai interesant este că această tendință continuă de mult timp.Companiile de napolitane de siliciu sunt norocoase sau știu ceva ce alții nu știu.Lanțul de aprovizionare cu semiconductori este o mașină a timpului care poate prezice viitorul.Viitorul tău poate fi trecutul altcuiva.Deși nu primim întotdeauna răspunsuri, aproape întotdeauna primim întrebări care merită.
Ora postării: 17-jun-2024