Новини от индустрията: GPU увеличава търсенето на силициеви вафли

Силиций е вторият най -често срещан материал на Земята, след кислород и седмия най -често срещан материал във Вселената. Силиций е полупроводник, което означава, че има електрически свойства между проводниците (като мед) и изолатори (като стъкло). Малко количество чуждестранни атоми в силиконовата структура може да промени коренно поведението си, така че чистотата на полупроводниковия силиций трябва да бъде удивително висока. Приемливото минимална чистота за силиций за електронен клас е 99.999999%.

Това означава, че само един несиликонов атом е разрешен на всеки десет милиарда атома. Добрата питейна вода позволява 40 милиона неводни молекули, което е 50 милиона пъти по-малко чисто от полупроводниковия силиций.

Празните производители на силициеви вафли трябва да преобразуват силиций с висока чистота в перфектни еднокристални структури. Това става чрез въвеждане на кристал на един -единствен майка в разтопен силиций при подходяща температура. Тъй като новите дъщерни кристали започват да растат около кристала на майката, силициевият слип бавно се образува от разтопения силиций. Процесът е бавен и може да отнеме седмица. Готовият силициев сряд тежи около 100 килограма и може да направи над 3000 вафли.

Вафлите се нарязват на тънки филийки, като се използва много фина диамантена тел. Прецизността на инструментите за рязане на силиций е много висока и операторите трябва да бъдат постоянно наблюдавани или ще започнат да използват инструментите, за да правят глупави неща за косата си. Краткото въведение в производството на силициеви вафли е твърде опростено и не кредитира напълно приноса на гениите; Но се надяваме да се осигури опит за по -задълбочено разбиране на бизнеса с силициеви вафли.

Връзката на предлагането и предлагането на силициеви вафли

Пазарът на силиконови вафли е доминиран от четири компании. Дълго време пазарът е в деликатен баланс между предлагането и предлагането.
Спадът на продажбите на полупроводници през 2023 г. доведе до пазара да бъде в състояние на свръхпредлагане, което доведе до високи и външни запаси на производителите на чипове да бъдат високи. Това обаче е само временна ситуация. Тъй като пазарът се възстановява, индустрията скоро ще се върне към ръба на капацитета и трябва да отговори на допълнителното търсене, породено от AI революцията. Преходът от традиционната архитектура, базирана на процесора към ускорени изчисления, ще окаже влияние върху цялата индустрия, тъй като това обаче може да окаже влияние върху сегментите с ниска стойност на полупроводниковата индустрия.

Архитектурите на графичната обработка (GPU) изискват повече силиконова зона

С увеличаването на търсенето на производителност производителите на GPU трябва да преодолеят някои дизайнерски ограничения, за да постигнат по -високи показатели от графичните процесори. Очевидно, че чипът е по -голям, е един от начините за постигане на по -високи характеристики, тъй като електроните не обичат да изминават дълги разстояния между различни чипове, което ограничава производителността. Съществува обаче практическо ограничение за увеличаване на чипа по -голям, известен като "граница на ретината".

Ограничението на литографията се отнася до максималния размер на чип, който може да бъде изложен на една стъпка в литографска машина, използвана при производството на полупроводници. Това ограничение се определя от максималния размер на магнитното поле на литографското оборудване, особено стъпка или скенер, използван в процеса на литография. За най -новите технологии лимитът на маската обикновено е около 858 квадратни милиметра. Това ограничение на размера е много важно, тъй като определя максималната площ, която може да бъде шаблон на вафлата при една експозиция. Ако вафлата е по -голяма от тази граница, ще са необходими множество експозиции, за да се моделира напълно вафлата, което е непрактично за масовото производство поради сложност и предизвикателства за привеждане в съответствие. Новият GB200 ще преодолее това ограничение, като комбинира два чип субстрата с ограничения на размера на частиците в силициев междинно слой, образувайки супер частици, ограничен от супер частици, който е два пъти по-голям. Други ограничения на производителността са количеството памет и разстоянието до тази памет (т.е. честотна лента на паметта). Новите GPU архитектури преодоляват този проблем, като използват подредена памет с висока честотна лента (HBM), която е инсталирана на един и същ силиконов интерпозитор с два GPU чипа. От гледна точка на силиций проблемът с HBM е, че всеки бит от силиконова зона е два пъти по-голям от традиционния DRAM поради високия паралелен интерфейс, необходим за висока честотна лента. HBM също интегрира логически контролен чип във всеки стек, увеличавайки силиконовата зона. Грубо изчисление показва, че силиконовата площ, използвана в 2.5D GPU архитектура, е 2,5 до 3 пъти по -голяма от тази на традиционната 2.0D архитектура. Както бе споменато по -рано, освен ако компаниите за леярни не са подготвени за тази промяна, капацитетът на силициевите вафли може да стане отново много стегнат.

Бъдещ капацитет на пазара на силициеви вафли

Първият от трите закона на производството на полупроводници е, че най -много пари трябва да бъдат инвестирани, когато е налична най -малко пари. Това се дължи на цикличния характер на индустрията и компаниите за полупроводници трудно следват това правило. Както е показано на фигурата, повечето производители на силициеви вафли признаха въздействието на тази промяна и почти утроиха общите си тримесечни капиталови разходи през последните няколко тримесечия. Въпреки трудните пазарни условия, това все още е така. Още по -интересното е, че тази тенденция продължава отдавна. Компаниите за силиконови вафли имат късмета или знаят нещо, което другите нямат. Полупроводниковата верига за доставки е машина на времето, която може да предвиди бъдещето. Вашето бъдеще може да е минало на някой друг. Въпреки че не винаги получаваме отговори, почти винаги получаваме полезни въпроси.