Djip yn 'e leveringsketen feroarje guon tsjoenders sân yn perfekte diamantstrukturearre silisiumkristalskiven, dy't essensjeel binne foar de heule leveringsketen foar healgelieders. Se binne ûnderdiel fan 'e leveringsketen foar healgelieders dy't de wearde fan "silisiumsân" mei hast tûzen kear fergruttet. De swakke gloed dy't jo op it strân sjogge is silisium. Silisium is in kompleks kristal mei brosheid en fêste-eftich metaal (metallyske en net-metallyske eigenskippen). Silisium is oeral.
Silisium is it twadde meast foarkommende materiaal op ierde, nei soerstof, en it sânde meast foarkommende materiaal yn it universum. Silisium is in heallieder, wat betsjut dat it elektryske eigenskippen hat tusken geleiders (lykas koper) en isolatoaren (lykas glês). In lytse hoemannichte frjemde atomen yn 'e silisiumstruktuer kin it gedrach fundamenteel feroarje, sadat de suverens fan heallieder-kwaliteit silisium fernuvere heech wêze moat. De akseptabele minimale suverens foar elektroanyske kwaliteit silisium is 99.999999%.
Dit betsjut dat mar ien net-silisiumatoom tastien is foar elke tsien miljard atomen. Goed drinkwetter makket 40 miljoen net-wettermolekulen mooglik, wat 50 miljoen kear minder suver is as silisium fan healgeleiderkwaliteit.
Fabrikanten fan lege silisiumwafers moatte silisium mei hege suverens omsette yn perfekte ienkristalstrukturen. Dit wurdt dien troch in ienige memmekristal yn smelten silisium yn te fieren by de juste temperatuer. As nije dochterkristallen om it memmekristal hinne begjinne te groeien, ûntstiet de silisiumstaaf stadich út it smelten silisium. It proses is stadich en kin in wike duorje. De ôfmakke silisiumstaaf waacht sawat 100 kilogram en kin mear as 3.000 wafers meitsje.
De wafers wurde yn tinne plakjes snien mei tige fyn diamantdraad. De presyzje fan 'e silisium snijgereedschap is tige heech, en operators moatte konstant yn 'e gaten hâlden wurde, oars sille se de ark brûke om ûnsinnige dingen mei har hier te dwaan. De koarte ynlieding ta de produksje fan silisiumwafers is te ferienfâldige en jout de bydragen fan 'e genieën net folslein erkenning; mar it is hopelik in eftergrûn te jaan foar in djipper begryp fan 'e silisiumwafersektor.
De relaasje tusken fraach en oanbod fan silisiumwafers
De merk foar silisiumwafers wurdt dominearre troch fjouwer bedriuwen. De merk hat lange tiid yn in delikate balâns west tusken fraach en oanbod.
De delgong yn 'e ferkeap fan healgeleiders yn 2023 hat derta laat dat de merk yn in steat fan oeroanbod is, wêrtroch't de ynterne en eksterne foarrieden fan chipfabrikanten heech binne. Dit is lykwols mar in tydlike situaasje. As de merk him herstelt, sil de sektor gau weromkomme nei de râne fan kapasiteit en moat foldwaan oan 'e ekstra fraach dy't feroarsake wurdt troch de AI-revolúsje. De oergong fan tradisjonele CPU-basearre arsjitektuer nei fersnelde kompjûtertechnology sil ynfloed hawwe op 'e heule sektor, om't dit lykwols ynfloed kin hawwe op 'e leechweardige segminten fan 'e healgeleidersektor.
Grafikferwurkingsienheid (GPU)-arsjitektueren fereaskje mear silisiumgebiet
As de fraach nei prestaasjes tanimt, moatte GPU-fabrikanten guon ûntwerpbeperkingen oerwinne om hegere prestaasjes fan GPU's te berikken. Fansels is it grutter meitsjen fan 'e chip ien manier om hegere prestaasjes te berikken, om't elektroanen net graach lange ôfstannen tusken ferskate chips reizgje, wat de prestaasjes beheint. D'r is lykwols in praktyske beheining oan it grutter meitsjen fan 'e chip, bekend as de "retina-limyt".
De litografylimyt ferwiist nei de maksimale grutte fan in chip dy't yn ien stap bleatsteld wurde kin yn in litografymasine dy't brûkt wurdt yn 'e produksje fan healgeleiders. Dizze beheining wurdt bepaald troch de maksimale magnetyske fjildgrutte fan 'e litografyapparatuer, benammen de stepper of scanner dy't brûkt wurdt yn it litografyproses. Foar de lêste technology is de maskerlimyt meastal om de 858 fjouwerkante millimeter. Dizze gruttebeperking is tige wichtich, om't it it maksimale gebiet bepaalt dat yn ien bleatstelling op 'e wafer patroanearre wurde kin. As de wafer grutter is as dizze limyt, sille meardere bleatstellingen nedich wêze om de wafer folslein te patroanearjen, wat net praktysk is foar massaproduksje fanwegen kompleksiteit en útdagings mei ôfstimming. De nije GB200 sil dizze beheining oerwinne troch twa chipsubstraten mei dieltsjegruttebeperkingen te kombinearjen yn in silisium-tuskenlaach, wêrtroch in super-dieltsjebeheind substraat ûntstiet dat twa kear sa grut is. Oare prestaasjebeperkingen binne de hoemannichte ûnthâld en de ôfstân ta dat ûnthâld (d.w.s. ûnthâldbânbreedte). Nije GPU-arsjitektueren oerwinne dit probleem troch gebrûk te meitsjen fan stapele hege-bânbreedte ûnthâld (HBM) dat ynstalleare is op deselde silisium-tuskenlaach mei twa GPU-chips. Fanút in silisiumperspektyf is it probleem mei HBM dat elke bit fan it silisiumgebiet twa kear sa grut is as dat fan tradisjonele DRAM fanwegen de hege parallelle ynterface dy't nedich is foar hege bânbreedte. HBM yntegreart ek in logyske kontrôlechip yn elke stapel, wêrtroch it silisiumgebiet fergruttet. In rûge berekkening lit sjen dat it silisiumgebiet dat brûkt wurdt yn 2.5D GPU-arsjitektuer 2,5 oant 3 kear sa grut is as dat fan 'e tradisjonele 2.0D-arsjitektuer. Lykas earder neamd, kin de kapasiteit fan silisiumwafers wer tige krap wurde, útsein as jitterijbedriuwen ree binne foar dizze feroaring.
Takomstige kapasiteit fan 'e silisiumwafermerk
De earste fan 'e trije wetten fan 'e produksje fan healgeleiders is dat it measte jild ynvestearre wurde moat as it minste jild beskikber is. Dit komt troch de sykliske aard fan 'e yndustry, en healgeleiderbedriuwen hawwe it dreech om dizze regel te folgjen. Lykas te sjen is yn 'e figuer, hawwe de measte fabrikanten fan silisiumwafers de ynfloed fan dizze feroaring erkend en hawwe se har totale kwartaalkapitaalútjeften yn 'e ôfrûne pear kwartalen hast ferdrievoudige. Nettsjinsteande de drege merkomstannichheden is dit noch altyd it gefal. Wat noch nijsgjirriger is, is dat dizze trend al in lange tiid oan 'e gong is. Silisiumwaferbedriuwen hawwe gelok of witte wat oaren net. De supply chain foar healgeleiders is in tiidmasine dy't de takomst foarsizze kin. Jo takomst kin it ferline fan in oar wêze. Wylst wy net altyd antwurden krije, krije wy hast altyd weardefolle fragen.
Pleatsingstiid: 17 juny 2024