Giliai tiekimo grandinėje, kai kurie magai smėlį paverčia tobulais deimantų struktūruotais silicio kristalų diskais, kurie yra būtini visai puslaidininkių tiekimo grandinei. Jie yra puslaidininkių tiekimo grandinės dalis, kuri beveik tūkstantį kartų padidina „silicio smėlio“ vertę. Silpnas švytėjimas, kurį matote paplūdimyje, yra silicis. Silicis yra sudėtingas kristalas, turintis trapumą ir kietą panašų metalą (metalinės ir nemetalinės savybės). Silicis yra visur.
Silicis yra antra labiausiai paplitusi medžiaga žemėje, po deguonies, ir septintoji labiausiai paplitusi medžiaga Visatoje. Silicis yra puslaidininkis, tai reiškia, kad jis turi elektrines savybes tarp laidininkų (pvz., Vario) ir izoliatorių (pvz., Stiklo). Nedidelis svetimų atomų silicio struktūroje gali iš esmės pakeisti jo elgesį, todėl puslaidininkio lygio silicio grynumas turi būti stebėtinai didelis. Priimtinas mažiausias elektroninio lygio silicio grynumas yra 99,9999999%.
Tai reiškia, kad kiekvienam dešimčiai milijardų atomų leidžiamas tik vienas ne silikono atomas. Geras geriamasis vanduo suteikia 40 milijonų ne vandens molekulių, kurios yra 50 milijonų kartų mažiau grynų nei puslaidininkio silicio.
Tušti silicio vaflių gamintojai turi paversti didelio grynumo silicio į puikias vieno kristalų struktūras. Tai atliekama įvedus vienišą motinos kristalą į išlydytą silicį tinkamoje temperatūroje. Kai naujos dukters kristalai pradeda augti aplink motinos kristalą, silicio luitas lėtai susidaro iš išlydyto silicio. Procesas yra lėtas ir gali užtrukti savaitę. Gatavas silicio luitas sveria apie 100 kilogramų ir gali pagaminti daugiau nei 3000 vaflių.
Vafliai supjaustomi plonomis griežinėliais, naudojant labai smulkią deimantinę vielą. Silicio pjovimo įrankių tikslumas yra labai didelis, o operatoriai turi būti nuolat stebimi, arba jie pradės naudoti įrankius, kad padarytų kvailus dalykus savo plaukams. Trumpas supažindinimas su silicio vaflių gamyboje yra per daug supaprastintas ir nevisiškai įskaito genijų įmokas; Tačiau tikimasi suteikti pagrindą giliau suprasti silicio vaflių verslą.
Silicio vaflių pasiūlos ir paklausos santykiai
Silicio vaflių rinkoje dominuoja keturios įmonės. Ilgą laiką rinka buvo subtiliai pusiausvyros tarp pasiūlos ir paklausos.
Puslaidininkių pardavimų sumažėjimas 2023 m. Sukėlė rinką perteklinį pasiūlą, todėl lustų gamintojų vidaus ir išorinės atsargos yra aukštos. Tačiau tai tik laikina padėtis. Kai rinka atsigauna, pramonė netrukus grįš į pajėgumų kraštą ir turi patenkinti papildomą AI revoliucijos pareikštą paklausą. Perėjimas nuo tradicinės CPU pagrįstos architektūros prie pagreitinto skaičiavimo turės įtakos visai pramonei, nes tai gali turėti įtakos puslaidininkių pramonės mažos vertės segmentams.
Grafikos apdorojimo bloko (GPU) Architektūroms reikia daugiau silicio ploto
Didėjant našumo paklausai, GPU gamintojai turi įveikti tam tikrus projektavimo apribojimus, kad pasiektų didesnį GPU našumą. Akivaizdu, kad lustas didesnis yra vienas iš būdų pasiekti didesnį našumą, nes elektronai nemėgsta keliauti dideliais atstumais tarp skirtingų lustų, o tai riboja našumą. Tačiau yra praktinis apribojimas, kad lustas būtų didesnis, žinomas kaip „tinklainės riba“.
Litografijos riba reiškia maksimalų lusto dydį, kurį galima atidengti vienu žingsniu litografijos mašinoje, naudojamoje puslaidininkių gamyboje. Šį apribojimą nustato maksimalus litografijos įrangos magnetinio lauko dydis, ypač litografijos procese naudojamas žingsnis ar skaitytuvas. Naujausioms technologijoms kaukės riba paprastai yra apie 858 kvadratinius milimetrus. Šis dydžio apribojimas yra labai svarbus, nes jis nustato maksimalų plotą, kurį galima modeliuoti ant plokštelės vienoje ekspozicijoje. Jei vaflis yra didesnis nei ši riba, norint visiškai modeliuoti vaflius, reikės daugybės ekspozicijų, o tai nepraktiška masinei gamybai dėl sudėtingumo ir suderinimo iššūkių. Naujasis „GB200“ įveiks šį apribojimą, sujungdamas du lusto substratus su dalelių dydžio apribojimais į silicio tarpsluoksnį, sudarydamas dvigubai didesnį super dalelių ribotą substratą. Kiti našumo apribojimai yra atminties kiekis ir atstumas iki tos atminties (ty atminties pralaidumas). Naujos GPU architektūros įveikia šią problemą, naudodamos sukrautą aukšto lygio atmintį (HBM), įdiegtą tame pačiame silicio interpozeriu su dviem GPU lustais. Žvelgiant iš silicio perspektyvos, HBM problema yra ta, kad kiekviena silicio ploto dalis yra dvigubai didesnė nei tradicinės DRAM dėl aukšto lygmens sąsajos, reikalingos dideliam pralaidumui. HBM taip pat integruoja loginio valdymo lustą į kiekvieną krūvą, padidindamas silicio plotą. Apytikslis skaičiavimas rodo, kad 2,5D GPU architektūroje naudojama silicio plotas yra nuo 2,5 iki 3 kartus didesnis nei tradicinės 2.0D architektūros. Kaip minėta anksčiau, nebent liejyklų kompanijos būtų pasirengusios šiam pokyčiui, silicio vaflių talpa vėl gali tapti labai didelė.
Ateities silicio vaflių rinkos pajėgumas
Pirmasis iš trijų puslaidininkių gamybos įstatymų yra tas, kad daugiausiai pinigų reikia investuoti, kai yra mažiausia pinigų suma. Taip yra dėl pramonės cikliško pobūdžio, o puslaidininkių įmonėms sunku laikytis šios taisyklės. Kaip parodyta paveikslėlyje, dauguma silicio vaflių gamintojų pripažino šio pokyčio poveikį ir per pastaruosius kelis ketvirčius beveik padidino savo bendrą ketvirčio kapitalo išlaidas. Nepaisant sunkios rinkos sąlygų, vis dar taip yra. Dar įdomiau yra tai, kad ši tendencija tęsėsi ilgą laiką. Silicio vaflių kompanijoms pasisekė arba žino tai, ko kiti ne. Puslaidininkių tiekimo grandinė yra laiko mašina, galinti numatyti ateitį. Jūsų ateitis gali būti kažkieno praeitis. Nors ne visada gauname atsakymų, beveik visada gauname vertų klausimų.
Pašto laikas: 2012 m. Birželio-17 d