În cadrul lanțului de aprovizionare, unii magicieni transformă nisipul în discuri de cristal de siliciu structurate cu diamante perfecte, care sunt esențiale pentru întregul lanț de aprovizionare cu semiconductor. Acestea fac parte din lanțul de aprovizionare cu semiconductor care crește valoarea „nisipului de siliciu” de aproape o mie de ori. Strălucirea slabă pe care o vezi pe plajă este siliciu. Siliconul este un cristal complex, cu fragilitate și metal asemănător solid (proprietăți metalice și non-metalice). Siliconul este peste tot.
Siliconul este al doilea cel mai frecvent material de pe Pământ, după oxigen și al șaptelea material cel mai frecvent din univers. Siliconul este un semiconductor, ceea ce înseamnă că are proprietăți electrice între conductoare (cum ar fi cupru) și izolatori (cum ar fi sticla). O cantitate mică de atomi străini în structura siliciului își poate schimba fundamental comportamentul, astfel încât puritatea siliciului de calitate semiconductor trebuie să fie uimitor de mare. Puritatea minimă acceptabilă pentru siliciu de calitate electronică este de 99.999999%.
Aceasta înseamnă că un singur atom non-silicon este permis pentru fiecare zece miliarde de atomi. Apa potabilă bună permite 40 de milioane de molecule non-apă, care este de 50 de milioane de ori mai puțin pură decât siliciul de calitate semiconductor.
Producătorii de napolitane de siliciu goale trebuie să transforme siliconul de înaltă puritate în structuri perfecte unic-cristal. Acest lucru se face prin introducerea unui cristal de mamă singură în siliciu topit la temperatura corespunzătoare. Pe măsură ce noile cristale fiice încep să crească în jurul cristalului mamei, lingoul de siliciu se formează încet din siliciul topit. Procesul este lent și poate dura o săptămână. Lingiul finit de siliciu cântărește aproximativ 100 de kilograme și poate face peste 3.000 de napolitane.
Napolitane sunt tăiate în felii subțiri folosind sârmă cu diamante foarte fine. Precizia instrumentelor de tăiere a siliciului este foarte mare, iar operatorii trebuie să fie monitorizați constant sau vor începe să folosească instrumentele pentru a face lucruri prostești pentru părul lor. Scurtă introducere a producției de napolitane 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 activității de placă de siliciu.
Relația de ofertă și cerere a napolitanelor de siliciu
Piața Wafer -ului de siliciu este dominată de patru companii. Multă vreme, piața a fost într -un echilibru delicat între ofertă și cerere.
Declinul vânzărilor de semiconductori în 2023 a determinat piața să se afle într -o stare de ofertă excesivă, ceea ce face ca inventarele interne și externe ale producătorilor de cipuri să fie mari. Cu toate acestea, aceasta este doar o situație temporară. Pe măsură ce piața se recuperează, industria va reveni în curând la marginea capacității și trebuie să răspundă cererii suplimentare aduse de Revoluția AI. Trecerea de la arhitectura tradițională bazată pe CPU la calculul accelerat va avea un impact asupra întregii industrii, cu toate acestea, acest lucru poate avea un impact asupra segmentelor cu valoare scăzută a industriei semiconductorilor.
Arhitecturile unității de procesare grafică (GPU) necesită mai multă zonă de siliciu
Pe măsură ce cererea de performanță crește, producătorii de GPU trebuie să depășească unele limitări de proiectare pentru a obține performanțe mai mari din GPU. Evident, a face cipul mai mare este o modalitate de a obține performanțe mai mari, deoarece electronii nu le place să parcurgă distanțe lungi între diferite cipuri, ceea ce limitează performanța. Cu toate acestea, există o limitare practică pentru a face cipul mai mare, cunoscut sub numele de „limita retinei”.
Limita de litografie se referă la dimensiunea maximă a unui cip care poate fi expusă într -o singură etapă într -o mașină de litografie utilizată la fabricarea semiconductorilor. Această limitare este determinată de dimensiunea maximă a câmpului magnetic al echipamentelor de litografie, în special a pasului sau scanerului utilizat în procesul de litografie. Pentru cea mai recentă tehnologie, limita de mască este de obicei în jur de 858 de milimetri pătrați. Această limitare a mărimii este foarte importantă, deoarece determină suprafața maximă care poate fi modelată pe placă într -o singură expunere. Dacă placa este mai mare decât această limită, vor fi necesare mai multe expuneri pentru a modela complet placa, ceea ce este imposibil pentru producția de masă din cauza provocărilor de complexitate și aliniere. Noul GB200 va depăși această limitare prin combinarea a două substraturi CHIP cu limitările de mărime a particulelor într-un inter-strat de siliciu, formând un substrat cu super-particule limitat, 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 înaltă (HBM) care este instalată pe același interpus de siliciu cu două cipuri GPU. Din perspectivă de siliciu, problema cu HBM este că fiecare bit de zonă de siliciu este de două ori mai mare decât cea a dramului tradițional datorită interfeței cu paralel ridicat necesar pentru lățimea de bandă ridicată. HBM integrează, de asemenea, un cip de control logic în fiecare stivă, crescând zona de siliciu. Un calcul dur arată că zona de siliciu folosită în arhitectura GPU 2.5D este de 2,5 până la 3 ori mai mare decât a arhitecturii tradiționale 2.0D. Așa cum am menționat anterior, cu excepția cazului în care companiile de turnătorie sunt pregătite pentru această schimbare, capacitatea de placă de siliciu poate deveni din nou foarte strânsă.
Capacitatea viitoare a pieței Wafer Silicon
Prima dintre cele trei legi ale producției de semiconductori este aceea 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 semiconductoare au greutăți respectă această regulă. După cum se arată în figură, majoritatea producătorilor de napolitane de siliciu au recunoscut impactul acestei schimbări și au triplat aproape cheltuielile lor de capital trimestriale totale în ultimele sferturi. În ciuda condițiilor dificile ale pieței, acest lucru este încă cazul. Ceea ce este și mai interesant este că această tendință se desfășoară de mult timp. Companiile de wafer din siliciu sunt norocoase sau știu ceva pe care alții nu îl fac. Lanțul de aprovizionare cu semiconductor este o mașină de timp care poate prezice viitorul. Viitorul tău poate fi trecutul altcuiva. Deși nu primim întotdeauna răspunsuri, aproape întotdeauna primim întrebări demne.
Timpul post: 17-2024 iunie