Hluboko v dodavatelském řetězci někteří kouzelníci proměňují písek na perfektní diamantově strukturované křemíkové krystalové disky, které jsou nezbytné pro celý dodavatelský řetězec polovodičů. Jsou součástí polovodičového dodavatelského řetězce, který téměř tisíckrát zvyšuje hodnotu „křemíkového písku“. Slabá záře, kterou vidíte na pláži, je křemík. Křemík je komplexní krystal s křehkou a pevným kovem (kovové a nekovové vlastnosti). Křemík je všude.
Křemík je druhým nejběžnějším materiálem na Zemi, po kyslíku a sedmým nejběžnějším materiálem ve vesmíru. Křemík je polovodič, což znamená, že má elektrické vlastnosti mezi vodiči (jako je měď) a izolátory (jako je sklo). Malé množství cizích atomů ve struktuře křemíku může zásadně změnit jeho chování, takže čistota polovodičového křemíku musí být úžasně vysoká. Přijatelná minimální čistota pro elektronická třída je 99,999999%.
To znamená, že pro každých deset miliard atomů je povolen pouze jeden atomy, které nejsou silicon. Dobrá pitná voda umožňuje 40 milionů molekul bez vody, což je 50 milionůkrát méně čisté než polovodičový křemík.
Výrobci prázdných křemíků musí přeměnit silikon s vysokou čistotou na dokonalé jednokrystalové struktury. To se provádí zavedením jediného mateřského krystalu do roztaveného křemíku při vhodné teplotě. Jak nová dcera krystaly začnou růst kolem matky krystalu, křemíkový ingot se pomalu tvoří z roztaveného křemíku. Proces je pomalý a může trvat týden. Hotový křemíkový ingot váží asi 100 kilogramů a může vyrobit přes 3 000 oplatků.
Destičky jsou nakrájeny na tenké plátky pomocí velmi jemného diamantového drátu. Přesnost nástrojů pro řezání křemíku je velmi vysoká a operátoři musí být neustále sledováni, nebo začnou používat nástroje k tomu, aby si na vlasy dělaly hloupé věci. Stručný úvod do výroby silikonových destiček je příliš zjednodušený a neplatně připisuje příspěvky géniů; Doufá se však, že poskytne pozadí pro hlubší porozumění podnikání silikonu.
Nabídka a poptávka po vztahu křemíkových destiček
Na trhu křemíku dominují čtyři společnosti. Trh byl po dlouhou dobu v jemné rovnováze mezi nabídkou a poptávkou.
Pokles prodeje polovodičů v roce 2023 vedl trh ve stavu nadměrné nabídky, což způsobilo, že interní a externí zásoby výrobců čipů byly vysoké. Jedná se však pouze o dočasnou situaci. Když se trh zotavuje, průmysl se brzy vrátí na okraj kapacity a musí splnit dodatečnou poptávku podanou revolucí AI. Přechod z tradiční architektury založené na CPU na zrychlené výpočetní techniky bude mít dopad na celé odvětví, protože to však může mít dopad na segmenty nízké hodnoty polovodičového průmyslu.
Architektury grafické zpracování (GPU) vyžadují více oblasti křemíku
Jak se poptávka po výkonu zvyšuje, výrobci GPU musí překonat některá omezení designu, aby dosáhli vyššího výkonu GPU. Je zřejmé, že zvětšení čipu je jedním ze způsobů, jak dosáhnout vyššího výkonu, protože elektrony neradi cestují na velké vzdálenosti mezi různými čipy, což omezuje výkon. Existuje však praktické omezení, aby byl čip větší, známý jako „limit sítnice“.
Litografický limit se týká maximální velikosti čipu, který může být vystaven jediným krokem v litografickém stroji používaném při výrobě polovodičů. Toto omezení je určeno maximální velikostí magnetického pole litografického vybavení, zejména krokového nebo skeneru používaného v litografickém procesu. Pro nejnovější technologii je limit masky obvykle kolem 858 čtverečních milimetrů. Toto omezení velikosti je velmi důležité, protože určuje maximální plochu, která může být vzorována na oplatce v jedné expozici. Pokud je oplatka větší než tento limit, bude zapotřebí více expozic k plnému vzoru oplatky, což je nepraktické pro hromadnou výrobu kvůli složitosti a vyrovnání. Nový GB200 překoná toto omezení kombinováním dvou substrátů čipu s omezením velikosti částic do křemíkového mezivrstva a vytvoří superčásticový substrát omezený s omezením super částice, který je dvakrát větší. Dalšími omezeními výkonu jsou množství paměti a vzdálenost od této paměti (tj. Šířka pásma paměti). Nové architektury GPU překonávají tento problém pomocí naskládané paměti s vysokou šířkou šířky (HBM), která je nainstalována na stejném interposeru křemíku se dvěma čipy GPU. Z pohledu křemíku je problém s HBM v tom, že každý kousek křemíkové oblasti je dvojnásobkem tradičního DRAM kvůli vysoce paralelnímu rozhraní potřebnému pro vysokou šířku pásma. HBM také integruje logický ovládací čip do každého zásobníku a zvyšuje oblast křemíku. Hrubý výpočet ukazuje, že oblast křemíku použitá v architektuře 2,5D GPU je 2,5 až 3krát vyšší než u tradiční architektury 2.0D. Jak již bylo zmíněno dříve, pokud nejsou na tuto změnu připraveny slévárenské společnosti, kapacita křemíku se může opět stát velmi těsná.
Budoucí kapacita trhu s křemíkovými destičkami
První ze tří zákonů výroby polovodičů je to, že nejvíce peněz je třeba investovat, když je k dispozici nejmenší částka peněz. Je to kvůli cyklické povaze odvětví a polovodičové společnosti mají po tomto pravidle těžko. Jak je ukázáno na obrázku, většina výrobců křemíkových destiček uznala dopad této změny a v posledních několika čtvrtletích téměř ztrojnásobila své celkové čtvrtletní kapitálové výdaje. Navzdory obtížným tržním podmínkám tomu tak je stále. Ještě zajímavější je, že tento trend probíhá po dlouhou dobu. Silicon Wafer společnosti mají štěstí nebo vědí něco, co ostatní ne. Polovodičový dodavatelský řetězec je stroj času, který může předpovídat budoucnost. Vaše budoucnost může být minulost někoho jiného. I když ne vždy dostáváme odpovědi, téměř vždy získáváme užitečné otázky.
Čas příspěvku:-17-2024