Dziļi piegādes ķēdē daži burvji smiltis pārvērš perfektā dimanta strukturētos silīcija kristāla diskos, kas ir nepieciešami visai pusvadītāju piegādes ķēdei. Tie ir daļa no pusvadītāju piegādes ķēdes, kas gandrīz tūkstoš reižu palielina "silīcija smilšu" vērtību. Vājais mirdzums, ko redzat pludmalē, ir silīcijs. Silīcijs ir sarežģīts kristāls ar trauslumu un cietām vielām līdzīgu metālu (metāliskas un nemetāliskas īpašības). Silīcijs ir visur.
Silīcijs ir otrais visizplatītākais materiāls uz Zemes pēc skābekļa un septītais visizplatītākais materiāls Visumā. Silīcijs ir pusvadītājs, kas nozīmē, ka tam ir elektriskās īpašības starp vadītājiem (piemēram, vara) un izolatoriem (piemēram, stiklu). Neliels ārvalstu atomu daudzums silīcija struktūrā var būtiski mainīt tā izturēšanos, tāpēc pusvadītāju līmeņa silīcija tīrībai jābūt pārsteidzoši augstai. Pieņemamā minimālā tīrības pakāpe elektroniskajam silīcijam ir 99,999999%.
Tas nozīmē, ka uz katriem desmit miljardiem atomu ir atļauts tikai viens silikona atoms. Labs dzeramais ūdens ļauj 40 miljonus molekulu, kas nav ūdens, kas ir 50 miljoni reižu mazāk tīras nekā pusvadītāju kvalitātes silīcijs.
Tukšu silīcija vafeļu ražotājiem ir jāpārvērš augstas tīrības pakāpes silīcijs par perfektām viena kristāla struktūrām. Tas tiek darīts, ieviešot vientuļās mātes kristālu izkausētā silīcijā attiecīgajā temperatūrā. Kad jaunās meitas kristāli sāk augt ap māti kristālu, silīcija lietne lēnām veidojas no izkusušā silīcija. Process ir lēns, un tas var aizņemt nedēļu. Gatavais silīcija lietne sver apmēram 100 kilogramus un var radīt vairāk nekā 3000 vafeļu.
Valdības tiek sagrieztas plānās šķēlēs, izmantojot ļoti smalku dimanta stiepli. Silīcija griešanas instrumentu precizitāte ir ļoti augsta, un operatori ir pastāvīgi jāuzrauga, vai arī viņi sāks izmantot instrumentus, lai matiem veiktu muļķīgas lietas. Īsais ievads silīcija vafeļu ražošanā ir pārāk vienkāršots un pilnībā nenodarbina ģēniju ieguldījumu; Bet ir cerība sniegt fonu dziļākai izpratnei par silīcija vafeļu biznesu.
Silīcija vafeļu piedāvājuma un pieprasījuma attiecības
Silīcija vafeļu tirgū dominē četri uzņēmumi. Ilgu laiku tirgus ir bijis smalks līdzsvars starp piedāvājumu un pieprasījumu.
Pusvadītāju pārdošanas apjoma samazināšanās 2023. gadā ir licis tirgum atrasties pārmērīga piedāvājumā, izraisot mikroshēmu ražotāju iekšējo un ārējo krājumu augstumu. Tomēr šī ir tikai īslaicīga situācija. Atjaunojoties tirgum, nozare drīz atgriezīsies kapacitātes malā, un tai jāizpilda papildu pieprasījums, ko rada AI revolūcija. Pāreja no tradicionālās CPU balstītas arhitektūras uz paātrinātu skaitļošanu ietekmēs visu nozari, jo tomēr tas var ietekmēt pusvadītāju nozares zemas vērtības segmentus.
Grafikas apstrādes vienības (GPU) arhitektūrai ir nepieciešams lielāks silīcija laukums
Palielinoties pieprasījumam pēc veiktspējas, GPU ražotājiem ir jāpārvar daži dizaina ierobežojumi, lai sasniegtu augstāku veiktspēju no GPU. Acīmredzot mikroshēmas palielināšana ir viens no veidiem, kā sasniegt augstāku veiktspēju, jo elektroniem nepatīk nobraukt lielus attālumus starp dažādām mikroshēmām, kas ierobežo veiktspēju. Tomēr ir praktisks ierobežojums, lai mikroshēma būtu lielāka, pazīstama kā “tīklenes robeža”.
Litogrāfijas ierobežojums attiecas uz mikroshēmas maksimālo izmēru, kuru var pakļaut vienā solī litogrāfijas mašīnā, ko izmanto pusvadītāju ražošanā. Šo ierobežojumu nosaka litogrāfijas aprīkojuma maksimālais magnētiskā lauka lielums, it īpaši litogrāfijas procesā izmantotais pakāpiens vai skeneris. Jaunākajām tehnoloģijām maskas ierobežojums parasti ir aptuveni 858 kvadrātmiljetri. Šis lieluma ierobežojums ir ļoti svarīgs, jo tas nosaka maksimālo laukumu, ko var veidot uz vafeles vienā ekspozīcijā. Ja vafele ir lielāka par šo robežu, būs nepieciešama vairāku iedarbība, lai pilnībā veidotu vafeļu, kas ir nepraktiski masveida ražošanai sarežģītības un izlīdzināšanas problēmu dēļ. Jaunais GB200 pārvarēs šo ierobežojumu, apvienojot divus mikroshēmas substrātus ar daļiņu lieluma ierobežojumiem silīcija starpslānī, veidojot ierobežotu super-daļiņu substrātu, kas ir divreiz lielāks. Citi veiktspējas ierobežojumi ir atmiņas apjoms un attālums līdz šai atmiņai (ti, atmiņas joslas platums). Jaunās GPU arhitektūras pārvar šo problēmu, izmantojot sakrautu augstas joslas platuma atmiņu (HBM), kas ir uzstādīta tajā pašā silīcija interposerā ar divām GPU mikroshēmām. Raugoties no silīcija viedokļa, HBM problēma ir tā, ka katrs silīcija laukuma bits ir divreiz lielāks nekā tradicionālais DRAM, pateicoties augstas paralēlas saskarnei, kas nepieciešama augsta joslas platumam. HBM katrā kaudzē integrē arī loģikas vadības mikroshēmu, palielinot silīcija laukumu. Aptuveni aprēķins parāda, ka silīcija laukums, ko izmanto 2,5D GPU arhitektūrā, ir 2,5 līdz 3 reizes lielāks nekā tradicionālajai 2,0D arhitektūrai. Kā minēts iepriekš, ja vien lietuvju uzņēmumi nav sagatavoti šīm izmaiņām, silīcija vafeļu ietilpība atkal var kļūt ļoti ierobežota.
Silīcija vafeļu tirgus nākotnes spēja
Pirmais no trim pusvadītāju ražošanas likumiem ir tas, ka visvairāk naudas jāiegulda, kad ir pieejama vismazākā naudas summa. Tas ir saistīts ar nozares ciklisko raksturu, un pusvadītāju uzņēmumiem ir grūti ievērot šo noteikumu. Kā parādīts attēlā, vairums silīcija vafeļu ražotāju ir atzinuši šo izmaiņu ietekmi un pēdējos ceturkšņos ir gandrīz trīskāršojuši savus kopējos ceturkšņa kapitāla izdevumus. Neskatoties uz sarežģītajiem tirgus apstākļiem, tas joprojām notiek. Vēl interesantāk ir tas, ka šī tendence notiek ilgu laiku. Silīcija vafeļu uzņēmumiem ir paveicies vai zina kaut ko tādu, ko citi nedara. Pusvadītāju piegādes ķēde ir laika mašīna, kas var paredzēt nākotni. Jūsu nākotne var būt kāda cita pagātne. Lai gan mēs ne vienmēr saņemam atbildes, mēs gandrīz vienmēr saņemam vērtīgus jautājumus.
Pasta laiks: jūnijs-17-2024