Giliai tiekimo grandinėje kai kurie magai smėlį paverčia tobulais deimanto struktūros 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, pasižymintis trapumu ir kieto metalo savybėmis (metalinėmis ir nemetalinėmis savybėmis). Silicio yra visur.
Silicis yra antra pagal paplitimą medžiaga Žemėje po deguonies ir septinta pagal paplitimą medžiaga visatoje. Silicis yra puslaidininkis, o tai reiškia, kad jis turi elektrinių savybių tarp laidininkų (pvz., vario) ir izoliatorių (pvz., stiklo). Nedidelis kiekis svetimų atomų silicio struktūroje gali iš esmės pakeisti jo elgseną, todėl puslaidininkinės klasės silicio grynumas turi būti stebėtinai didelis. Priimtinas minimalus elektroninės klasės silicio grynumas yra 99,999999 %.
Tai reiškia, kad kiekvienam dešimčiai milijardų atomų leidžiamas tik vienas ne silicio atomas. Geras geriamasis vanduo leidžia turėti 40 milijonų ne vandens molekulių, o tai yra 50 milijonų kartų mažiau gryna nei puslaidininkinės klasės silicis.
Tuščių silicio plokštelių gamintojai turi paversti didelio grynumo silicį tobulomis monokristalinėmis struktūromis. Tai atliekama į išlydytą silicį tinkamoje temperatūroje įterpiant monokristalą. Kai aplink monokristalą pradeda augti nauji dukteriniai kristalai, iš išlydyto silicio lėtai formuojasi silicio luitas. Procesas yra lėtas ir gali užtrukti savaitę. Gatavi silicio luitai sveria apie 100 kilogramų ir iš jų galima pagaminti daugiau nei 3000 plokštelių.
Plokštelės supjaustomos plonais griežinėliais, naudojant labai ploną deimantinę vielą. Silicio pjovimo įrankių tikslumas yra labai didelis, todėl operatorius reikia nuolat stebėti, antraip jie pradės naudoti įrankius kvailiems dalykams su savo plaukais daryti. Trumpas silicio plokštelių gamybos įvadas yra pernelyg supaprastintas ir ne iki galo įvertina genijų indėlį; tačiau tikimasi, kad jis suteiks pagrindą gilesniam silicio plokštelių verslo supratimui.
Silicio plokštelių pasiūlos ir paklausos santykis
Silicio plokštelių rinkoje dominuoja keturios bendrovės. Ilgą laiką rinkoje buvo trapi pasiūlos ir paklausos pusiausvyra.
Puslaidininkių pardavimų sumažėjimas 2023 m. lėmė, kad rinkoje susidarė perteklinė pasiūla, todėl lustų gamintojų vidinės ir išorinės atsargos buvo didelės. Tačiau tai tik laikina situacija. Rinkai atsigaunant, pramonė netrukus vėl pasieks pajėgumų ribą ir turės patenkinti papildomą paklausą, kurią sukėlė dirbtinio intelekto revoliucija. Perėjimas nuo tradicinės procesoriais pagrįstos architektūros prie pagreitintų skaičiavimų turės įtakos visai pramonei, nes tai gali turėti įtakos ir mažos vertės puslaidininkių pramonės segmentams.
Grafikos procesoriaus (GPU) architektūroms reikia daugiau silicio ploto
Didėjant našumo poreikiui, GPU gamintojai turi įveikti kai kuriuos projektavimo apribojimus, kad pasiektų didesnį GPU našumą. Akivaizdu, kad vienas iš būdų pasiekti didesnį našumą yra padidinti lustą, nes elektronai nemėgsta keliauti dideliais atstumais tarp skirtingų lustų, o tai riboja našumą. Tačiau yra praktinis lustų didinimo apribojimas, vadinamas „tinklainės riba“.
Litografijos riba reiškia maksimalų lusto dydį, kurį galima eksponuoti vienu žingsniu litografijos aparate, naudojamame puslaidininkių gamyboje. Šį apribojimą lemia didžiausias litografijos įrangos, ypač litografijos procese naudojamo žingsninio skaitytuvo arba skaitytuvo, magnetinio lauko dydis. Naujausiose technologijose kaukės riba paprastai yra apie 858 kvadratinius milimetrus. Šis dydžio apribojimas yra labai svarbus, nes jis nustato maksimalų plotą, kurį galima nubraižyti ant plokštelės per vieną ekspoziciją. Jei plokštelė yra didesnė už šią ribą, norint visiškai nubraižyti plokštelę, reikės kelių ekspozicijų, o tai yra nepraktiška masinei gamybai dėl sudėtingumo ir lygiavimo iššūkių. Naujasis GB200 įveiks šį apribojimą sujungdamas du lusto substratus su dalelių dydžio apribojimais į silicio tarpsluoksnį, suformuodamas dvigubai didesnį superdalelių ribotą substratą. Kiti našumo apribojimai yra atminties kiekis ir atstumas iki tos atminties (t. y. atminties pralaidumas). Naujos GPU architektūros šią problemą išsprendžia naudodamos sluoksniuotą didelio pralaidumo atmintį (HBM), kuri įdiegiama tame pačiame silicio tarpiklyje su dviem GPU lustais. Silicio požiūriu, HBM problema yra ta, kad kiekvienas silicio bitas yra dvigubai didesnis nei tradicinės DRAM atminties dėl didelio lygiagretumo sąsajos, reikalingos dideliam pralaidumui. HBM taip pat integruoja loginio valdymo lustą į kiekvieną steką, padidindamas silicio plotą. Apytiksliai skaičiavimai rodo, kad 2,5D GPU architektūroje naudojamas silicio plotas yra 2,5–3 kartus didesnis nei tradicinėje 2,0D architektūroje. Kaip minėta anksčiau, nebent liejyklų įmonės bus pasirengusios šiam pokyčiui, silicio plokštelių talpa vėl gali tapti labai ribota.
Silicio plokštelių rinkos būsimi pajėgumai
Pirmasis iš trijų puslaidininkių gamybos dėsnių yra tas, kad daugiausia pinigų reikia investuoti, kai jų yra mažiausiai. Taip yra dėl pramonės cikliškumo, ir puslaidininkių įmonėms sunku laikytis šios taisyklės. Kaip parodyta paveikslėlyje, dauguma silicio plokštelių gamintojų pripažino šio pokyčio poveikį ir per pastaruosius kelis ketvirčius beveik patrigubino bendras ketvirtines kapitalo išlaidas. Nepaisant sudėtingų rinkos sąlygų, taip yra vis dar. Dar įdomiau tai, kad ši tendencija tęsiasi jau seniai. Silicio plokštelių įmonėms pasisekė arba jos žino tai, ko nežino kitos. Puslaidininkių tiekimo grandinė yra laiko mašina, galinti numatyti ateitį. Jūsų ateitis gali būti kažkieno kito praeitis. Nors ne visada gauname atsakymus, beveik visada gauname vertingų klausimų.
Įrašo laikas: 2024 m. birželio 17 d.