Berita Industri: GPU memacu permintaan untuk wafer silikon

Silikon adalah bahan kedua yang paling biasa di Bumi, selepas oksigen, dan bahan ketujuh yang paling biasa di alam semesta. Silikon adalah semikonduktor, yang bermaksud ia mempunyai sifat elektrik antara konduktor (seperti tembaga) dan penebat (seperti kaca). Sebilangan kecil atom asing dalam struktur silikon secara asasnya boleh mengubah tingkah lakunya, jadi kesucian silikon gred semikonduktor mestilah sangat tinggi. Kesucian minimum yang boleh diterima untuk silikon gred elektronik adalah 99.999999%.

Ini bermakna hanya satu atom bukan silikon yang dibenarkan untuk setiap sepuluh bilion atom. Air minuman yang baik membolehkan 40 juta molekul bukan air, yang 50 juta kali kurang tulen daripada silikon gred semikonduktor.

Pengeluar wafer silikon kosong mesti menukar silikon kemelut tinggi menjadi struktur kristal tunggal yang sempurna. Ini dilakukan dengan memperkenalkan kristal ibu tunggal ke dalam silikon cair pada suhu yang sesuai. Sebagai kristal anak perempuan baru mula tumbuh di sekitar kristal ibu, silikon ingot perlahan -lahan terbentuk dari silikon cair. Prosesnya perlahan dan mungkin mengambil masa seminggu. Ingot silikon selesai beratnya kira -kira 100 kilogram dan boleh membuat lebih dari 3,000 wafer.

Wafer dipotong menjadi kepingan nipis menggunakan wayar berlian yang sangat halus. Ketepatan alat pemotongan silikon sangat tinggi, dan pengendali mesti sentiasa dipantau, atau mereka akan mula menggunakan alat untuk melakukan perkara -perkara bodoh pada rambut mereka. Pengenalan ringkas kepada pengeluaran wafer silikon terlalu mudah dan tidak sepenuhnya memberi kredit kepada sumbangan jenius; Tetapi diharapkan dapat memberikan latar belakang untuk pemahaman yang lebih mendalam tentang perniagaan wafer silikon.

Hubungan dan permintaan hubungan wafer silikon

Pasaran wafer silikon dikuasai oleh empat syarikat. Untuk masa yang lama, pasaran telah berada dalam keseimbangan antara bekalan dan permintaan.
Penurunan jualan semikonduktor pada tahun 2023 telah menyebabkan pasaran berada dalam keadaan lebihan bekalan, menyebabkan inventori dalaman dan luaran pengeluar cip menjadi tinggi. Walau bagaimanapun, ini hanya keadaan sementara. Apabila pasaran pulih, industri akan kembali ke tepi kapasiti dan mesti memenuhi permintaan tambahan yang dibawa oleh Revolusi AI. Peralihan dari seni bina berasaskan CPU tradisional kepada pengkomputeran dipercepatkan akan memberi kesan kepada seluruh industri, bagaimanapun, ini mungkin memberi kesan kepada segmen nilai rendah industri semikonduktor.

Senibina Unit Pemprosesan Grafik (GPU) memerlukan lebih banyak kawasan silikon

Memandangkan permintaan untuk peningkatan prestasi, pengeluar GPU mesti mengatasi beberapa batasan reka bentuk untuk mencapai prestasi yang lebih tinggi daripada GPU. Jelas sekali, menjadikan cip lebih besar adalah salah satu cara untuk mencapai prestasi yang lebih tinggi, kerana elektron tidak suka melakukan jarak jauh antara cip yang berbeza, yang membatasi prestasi. Walau bagaimanapun, terdapat batasan praktikal untuk menjadikan cip lebih besar, yang dikenali sebagai "had retina".

Had litografi merujuk kepada saiz maksimum cip yang boleh didedahkan dalam satu langkah dalam mesin litografi yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor. Batasan ini ditentukan oleh saiz medan magnet maksimum peralatan litografi, terutamanya stepper atau pengimbas yang digunakan dalam proses litografi. Untuk teknologi terkini, had topeng biasanya sekitar 858 milimeter persegi. Batasan saiz ini sangat penting kerana ia menentukan kawasan maksimum yang boleh dipola pada wafer dalam satu pendedahan. Sekiranya wafer lebih besar daripada had ini, pelbagai pendedahan akan diperlukan untuk mencabut wafer sepenuhnya, yang tidak praktikal untuk pengeluaran besar -besaran kerana cabaran kerumitan dan penjajaran. GB200 baru akan mengatasi batasan ini dengan menggabungkan dua substrat cip dengan batasan saiz zarah ke dalam interlayer silikon, membentuk substrat yang terhad zarah-zarah yang dua kali lebih besar. Keterbatasan prestasi lain adalah jumlah memori dan jarak ke memori itu (iaitu lebar jalur memori). Senibina GPU baru mengatasi masalah ini dengan menggunakan memori jalur lebar tinggi (HBM) yang dipasang pada interposer silikon yang sama dengan dua cip GPU. Dari perspektif silikon, masalah dengan HBM adalah bahawa setiap kawasan silikon adalah dua kali ganda dari dram tradisional kerana antara muka selari yang diperlukan untuk jalur lebar yang tinggi. HBM juga mengintegrasikan cip kawalan logik ke dalam setiap timbunan, meningkatkan kawasan silikon. Pengiraan kasar menunjukkan bahawa kawasan silikon yang digunakan dalam seni bina GPU 2.5D adalah 2.5 hingga 3 kali dari seni bina tradisional 2.0D. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, melainkan jika syarikat -syarikat faundri bersedia untuk perubahan ini, kapasiti wafer silikon mungkin menjadi sangat ketat lagi.

Kapasiti masa depan pasaran wafer silikon

Yang pertama dari tiga undang -undang pembuatan semikonduktor adalah bahawa kebanyakan wang perlu dilaburkan apabila jumlah wang yang paling sedikit tersedia. Ini disebabkan oleh sifat kitaran industri, dan syarikat semikonduktor mempunyai masa yang sukar mengikuti peraturan ini. Seperti yang ditunjukkan dalam angka itu, kebanyakan pengeluar wafer silikon telah mengiktiraf kesan perubahan ini dan hampir tiga kali ganda jumlah perbelanjaan modal suku tahunan mereka pada beberapa suku tahun lalu. Walaupun keadaan pasaran yang sukar, ini masih berlaku. Apa yang lebih menarik ialah trend ini telah lama berlaku. Syarikat -syarikat wafer silikon bernasib baik atau mengetahui sesuatu yang orang lain tidak. Rantaian bekalan semikonduktor adalah mesin masa yang dapat meramalkan masa depan. Masa depan anda mungkin masa lalu orang lain. Walaupun kita tidak selalu mendapat jawapan, kita hampir selalu mendapat soalan yang berbaloi.