Вести од индустријата: графичкиот процесор ја зголемува побарувачката за силиконски наполитанки

Силиконот е втор најчест материјал на Земјата, по кислородот и седми најчест материјал во универзумот.Силиконот е полупроводник, што значи дека има електрични својства помеѓу проводниците (како бакар) и изолаторите (како стаклото).Мало количество туѓи атоми во структурата на силициумот може суштински да го промени неговото однесување, така што чистотата на силиконот од полупроводничка класа мора да биде неверојатно висока.Прифатлива минимална чистота за електронски силикон е 99,999999%.

Тоа значи дека на секои десет милијарди атоми е дозволен само еден несилициумски атом.Добрата вода за пиење овозможува 40 милиони молекули без вода, што е 50 милиони пати помалку чисто од силициумот од полупроводник.

Производителите на празни силиконски обланди мора да го претворат силиконот со висока чистота во совршени еднокристални структури.Ова се прави со внесување на самохрана мајка кристал во стопениот силициум на соодветна температура.Како што околу мајчиниот кристал почнуваат да растат нови ќерки кристали, силиконскиот ингот полека се формира од стопениот силициум.Процесот е бавен и може да потрае една недела.Готовиот силиконски ингот тежи околу 100 килограми и може да направи над 3.000 наполитанки.

Наполитанките се сечат на тенки парчиња користејќи многу фина дијамантска жица.Прецизноста на алатите за сечење силикон е многу висока, и операторите мора постојано да се надгледуваат или ќе почнат да ги користат алатките за да прават глупави работи на нивната коса.Краткиот вовед во производството на силиконски наполитанки е премногу поедноставен и не го признава целосно придонесот на генијалците;но се надеваме дека ќе обезбеди позадина за подлабоко разбирање на бизнисот со силиконски нафора.

Односот на понудата и побарувачката на силиконските наполитанки

На пазарот на силиконски нафора доминираат четири компании.Долго време, пазарот е во деликатна рамнотежа помеѓу понудата и побарувачката.
Падот на продажбата на полупроводници во 2023 година доведе до тоа пазарот да биде во состојба на прекумерна понуда, поради што внатрешните и надворешните залихи на производителите на чипови се високи.Сепак, ова е само привремена ситуација.Како што пазарот закрепнува, индустријата наскоро ќе се врати на работ на капацитетот и мора да ја исполни дополнителната побарувачка предизвикана од револуцијата на вештачката интелигенција.Преминот од традиционалната архитектура базирана на процесорски кон забрзано пресметување ќе има влијание врз целата индустрија, бидејќи, сепак, ова може да има влијание врз сегментите со ниска вредност на полупроводничката индустрија.

Архитектурите на единицата за графичка обработка (GPU) бараат повеќе силиконска површина

Како што се зголемува побарувачката за перформанси, производителите на графички процесори мора да надминат некои ограничувања во дизајнот за да постигнат повисоки перформанси од графичките процесори.Очигледно, зголемувањето на чипот е еден од начините да се постигнат повисоки перформанси, бидејќи електроните не сакаат да патуваат долги растојанија помеѓу различни чипови, што ги ограничува перформансите.Сепак, постои практично ограничување за да се направи чипот поголем, познато како „лимит на мрежницата“.

Ограничувањето за литографија се однесува на максималната големина на чипот што може да се изложи во еден чекор во машина за литографија што се користи во производството на полупроводници.Ова ограничување се определува со максималната големина на магнетното поле на опремата за литографија, особено на степерот или скенерот што се користи во процесот на литографија.За најновата технологија, ограничувањето на маската обично е околу 858 квадратни милиметри.Ова ограничување на големината е многу важно бидејќи ја одредува максималната површина што може да се нацрта на нафората при една експозиција.Ако нафората е поголема од оваа граница, ќе бидат потребни повеќекратни експозиции за целосно да се моделира нафората, што е непрактично за масовно производство поради сложеноста и предизвиците за усогласување.Новиот GB200 ќе го надмине ова ограничување со комбинирање на две подлоги на чипови со ограничувања на големината на честичките во силиконски меѓуслој, формирајќи супстрат ограничен со супер честички што е двојно поголем.Други ограничувања на перформансите се количината на меморија и растојанието до таа меморија (т.е. пропусниот опсег на меморијата).Новите архитектури на графичкиот процесор го надминуваат овој проблем со користење на наредена меморија со висок пропусен опсег (HBM) што е инсталирана на истиот силиконски интерпозер со два графички чипови.Од силиконска перспектива, проблемот со HBM е што секој дел од силиконската област е двапати поголем од традиционалниот DRAM поради високо-паралелниот интерфејс потребен за висок пропусен опсег.HBM, исто така, интегрира чип за логичка контрола во секој куп, зголемувајќи ја површината на силиконот.Груба пресметка покажува дека силиконската површина што се користи во архитектурата на 2,5D графичкиот процесор е 2,5 до 3 пати поголема од традиционалната 2,0D архитектура.Како што беше споменато претходно, освен ако компаниите за леење не се подготвени за оваа промена, капацитетот на силиконската обланда може повторно да стане многу затегнат.

Иден капацитет на пазарот на силиконски нафора

Првиот од трите закони за производство на полупроводници е дека најмногу пари треба да се инвестираат кога е достапна најмала сума пари.Ова се должи на цикличната природа на индустријата, а полупроводничките компании тешко го следат ова правило.Како што е прикажано на сликата, повеќето производители на силиконски обланди го препознаа влијанието на оваа промена и речиси тројно ги зголемија вкупните квартални капитални расходи во изминатите неколку квартали.И покрај тешките пазарни услови, сепак тоа е така.Она што е уште поинтересно е дека овој тренд трае долго време.Компаниите за силиконски нафора имаат среќа или знаат нешто што другите не го знаат.Синџирот на снабдување со полупроводници е временска машина која може да ја предвиди иднината.Вашата иднина може да биде туѓо минато.Иако не секогаш добиваме одговори, речиси секогаш добиваме прашања кои вредат.