Balita sa Industriya: Ang GPU ay nagtutulak ng demand para sa mga wafer ng silikon

Ang Silicon ay ang pangalawang pinakakaraniwang materyal sa Earth, pagkatapos ng oxygen, at ang ikapitong pinakakaraniwang materyal sa uniberso. Ang Silicon ay isang semiconductor, nangangahulugang mayroon itong mga de -koryenteng katangian sa pagitan ng mga conductor (tulad ng tanso) at mga insulators (tulad ng baso). Ang isang maliit na halaga ng mga dayuhang atoms sa istraktura ng silikon ay maaaring panimula na baguhin ang pag-uugali nito, kaya ang kadalisayan ng semiconductor-grade silikon ay dapat na nakakagulat na mataas. Ang katanggap-tanggap na minimum na kadalisayan para sa electronic-grade silikon ay 99.999999%.

Nangangahulugan ito na isang non-silikon na atom ang pinapayagan para sa bawat sampung bilyong atom. Pinapayagan ng mahusay na tubig na inuming para sa 40 milyong mga molekula na hindi tubig, na 50 milyong beses na hindi gaanong dalisay kaysa sa semiconductor-grade silikon.

Ang mga tagagawa ng blangko na silikon ay dapat na i-convert ang mataas na kadalisayan na silikon sa perpektong mga istruktura ng single-crystal. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang solong kristal ng ina sa tinunaw na silikon sa naaangkop na temperatura. Habang ang mga bagong anak na babae na kristal ay nagsisimulang lumaki sa paligid ng kristal ng ina, ang silikon na ingot ay dahan -dahang bumubuo mula sa tinunaw na silikon. Ang proseso ay mabagal at maaaring tumagal ng isang linggo. Ang natapos na silikon ingot ay may timbang na halos 100 kilograms at maaaring gumawa ng higit sa 3,000 wafers.

Ang mga wafer ay pinutol sa manipis na hiwa gamit ang napakahusay na wire ng brilyante. Ang katumpakan ng mga tool sa pagputol ng silikon ay napakataas, at ang mga operator ay dapat na patuloy na sinusubaybayan, o magsisimula silang gamitin ang mga tool upang gawin ang mga hangal na bagay sa kanilang buhok. Ang maikling pagpapakilala sa paggawa ng mga wafer ng silikon ay masyadong pinasimple at hindi ganap na kredito ang mga kontribusyon ng mga henyo; Ngunit inaasahan na magbigay ng isang background para sa isang mas malalim na pag -unawa sa negosyo ng silikon na wafer.

Ang supply at demand na relasyon ng mga silikon na wafer

Ang merkado ng Silicon Wafer ay pinangungunahan ng apat na kumpanya. Sa loob ng mahabang panahon, ang merkado ay nasa isang maselan na balanse sa pagitan ng supply at demand.
Ang pagtanggi sa mga benta ng semiconductor noong 2023 ay humantong sa merkado na nasa isang estado ng labis na labis, na nagiging sanhi ng mga panloob at panlabas na mga imbentaryo ng mga tagagawa. Gayunpaman, ito ay isang pansamantalang sitwasyon lamang. Habang bumabawi ang merkado, ang industriya ay malapit nang bumalik sa gilid ng kapasidad at dapat matugunan ang karagdagang demand na isinagawa ng rebolusyon ng AI. Ang paglipat mula sa tradisyunal na arkitektura na nakabase sa CPU hanggang sa pinabilis na computing ay magkakaroon ng epekto sa buong industriya, gayunpaman, maaaring magkaroon ito ng epekto sa mga mababang halaga ng industriya ng semiconductor.

Ang mga arkitektura ng pagproseso ng graphics (GPU) ay nangangailangan ng mas maraming lugar ng silikon

Tulad ng pagtaas ng demand para sa pagganap, dapat pagtagumpayan ng mga tagagawa ng GPU ang ilang mga limitasyon sa disenyo upang makamit ang mas mataas na pagganap mula sa mga GPU. Malinaw, ang paggawa ng chip na mas malaki ay isang paraan upang makamit ang mas mataas na pagganap, dahil ang mga electron ay hindi nais na maglakbay ng mga malalayong distansya sa pagitan ng iba't ibang mga chips, na naglilimita sa pagganap. Gayunpaman, mayroong isang praktikal na limitasyon sa paggawa ng mas malaki ang maliit na tilad, na kilala bilang "limitasyon ng retina".

Ang limitasyon ng lithography ay tumutukoy sa maximum na sukat ng isang chip na maaaring mailantad sa isang solong hakbang sa isang lithography machine na ginamit sa paggawa ng semiconductor. Ang limitasyong ito ay natutukoy ng maximum na laki ng magnetic field ng kagamitan sa lithography, lalo na ang stepper o scanner na ginamit sa proseso ng lithography. Para sa pinakabagong teknolohiya, ang limitasyon ng maskara ay karaniwang nasa paligid ng 858 square milimetro. Napakahalaga ng limitasyong ito dahil tinutukoy nito ang maximum na lugar na maaaring patterned sa wafer sa isang solong pagkakalantad. Kung ang wafer ay mas malaki kaysa sa limitasyong ito, maraming mga exposure ang kakailanganin upang ganap na pattern ang wafer, na hindi praktikal para sa paggawa ng masa dahil sa pagiging kumplikado at mga hamon sa pagkakahanay. Ang bagong GB200 ay magtagumpay sa limitasyong ito sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawang mga substrate ng chip na may mga limitasyon sa laki ng butil sa isang interlayer ng silikon, na bumubuo ng isang super-particle-limitadong substrate na dalawang beses na malaki. Ang iba pang mga limitasyon sa pagganap ay ang dami ng memorya at ang distansya sa memorya na iyon (ibig sabihin, bandwidth ng memorya). Ang mga bagong arkitektura ng GPU ay nagtagumpay sa problemang ito sa pamamagitan ng paggamit ng nakasalansan na memorya ng high-bandwidth (HBM) na naka-install sa parehong interposer ng silikon na may dalawang GPU chips. Mula sa isang pananaw sa silikon, ang problema sa HBM ay ang bawat bit ng lugar ng silikon ay dalawang beses sa tradisyonal na DRAM dahil sa mataas na paralel na interface na kinakailangan para sa mataas na bandwidth. Isinasama rin ng HBM ang isang logic control chip sa bawat salansan, pinatataas ang lugar ng silikon. Ang isang magaspang na pagkalkula ay nagpapakita na ang lugar ng silikon na ginamit sa arkitektura ng 2.5D GPU ay 2.5 hanggang 3 beses na sa tradisyunal na arkitektura ng 2.0D. Tulad ng nabanggit kanina, maliban kung ang mga kumpanya ng foundry ay handa para sa pagbabagong ito, ang kapasidad ng silikon na wafer ay maaaring maging mahigpit muli.

Hinaharap na kapasidad ng merkado ng Silicon Wafer

Ang una sa tatlong mga batas ng pagmamanupaktura ng semiconductor ay ang pinakamaraming pera ay kailangang mamuhunan kapag magagamit ang hindi bababa sa halaga ng pera. Ito ay dahil sa siklo ng industriya ng industriya, at ang mga kumpanya ng semiconductor ay nahihirapan sa pagsunod sa panuntunang ito. Tulad ng ipinapakita sa figure, ang karamihan sa mga tagagawa ng silikon na wafer ay nakilala ang epekto ng pagbabagong ito at halos tatlong beses ang kanilang kabuuang quarterly capital expenditures sa nakaraang ilang mga tirahan. Sa kabila ng mahirap na mga kondisyon ng merkado, ito pa rin ang kaso. Ano ang mas kawili -wili na ang kalakaran na ito ay nangyayari sa loob ng mahabang panahon. Ang mga kumpanya ng Silicon Wafer ay masuwerte o alam ang isang bagay na hindi ginagawa ng iba. Ang chain ng semiconductor supply ay isang time machine na maaaring mahulaan ang hinaharap. Ang iyong kinabukasan ay maaaring nakaraan ng ibang tao. Habang hindi kami palaging nakakakuha ng mga sagot, halos palaging nakakakuha kami ng mga kapaki -pakinabang na mga katanungan.