Lajmet e industrisë: GPU rrit kërkesën për vafera silikoni

Silikoni është materiali i dytë më i zakonshëm në Tokë, pas oksigjenit, dhe materiali i shtatë më i zakonshëm në univers.Silici është një gjysmëpërçues, që do të thotë se ka veti elektrike midis përçuesve (siç është bakri) dhe izolatorëve (siç është qelqi).Një sasi e vogël e atomeve të huaja në strukturën e silikonit mund të ndryshojë rrënjësisht sjelljen e tij, kështu që pastërtia e silikonit të klasës gjysmëpërçuese duhet të jetë jashtëzakonisht e lartë.Pastërtia minimale e pranueshme për silikonin elektronik është 99,999999%.

Kjo do të thotë se vetëm një atom jo-silikon lejohet për çdo dhjetë miliard atome.Uji i mirë i pijshëm lejon 40 milionë molekula joujore, që është 50 milionë herë më pak e pastër se silikoni i klasës gjysmëpërçuese.

Prodhuesit e vaferës së bardhë të silikonit duhet të konvertojnë silikonin me pastërti të lartë në struktura perfekte me një kristal.Kjo bëhet duke futur një kristal të vetëm nënë në silikon të shkrirë në temperaturën e duhur.Ndërsa kristalet e reja bijë fillojnë të rriten rreth kristalit amë, shufra e silikonit formohet ngadalë nga silikoni i shkrirë.Procesi është i ngadaltë dhe mund të zgjasë një javë.Shufra e përfunduar e silikonit peshon rreth 100 kilogramë dhe mund të bëjë mbi 3000 vafera.

Vaferat priten në feta të holla duke përdorur tela diamanti shumë të imët.Saktësia e veglave të prerjes së silikonit është shumë e lartë dhe operatorët duhet të monitorohen vazhdimisht, ose do të fillojnë t'i përdorin mjetet për të bërë gjëra budallallëqe me flokët e tyre.Hyrja e shkurtër në prodhimin e vaferave të silikonit është shumë e thjeshtuar dhe nuk vlerëson plotësisht kontributet e gjenive;por shpresohet të ofrojë një sfond për një kuptim më të thellë të biznesit të vaferës së silikonit.

Marrëdhënia e ofertës dhe kërkesës së vaferave të silikonit

Tregu i vaferës së silikonit dominohet nga katër kompani.Për një kohë të gjatë, tregu ka qenë në një ekuilibër delikat midis ofertës dhe kërkesës.
Rënia e shitjeve të gjysmëpërçuesve në vitin 2023 ka bërë që tregu të jetë në një gjendje mbifurnizimi, duke bërë që inventarët e brendshëm dhe të jashtëm të prodhuesve të çipave të jenë të larta.Megjithatë, kjo është vetëm një situatë e përkohshme.Ndërsa tregu rimëkëmbet, industria së shpejti do të kthehet në kufirin e kapacitetit dhe duhet të plotësojë kërkesën shtesë të sjellë nga revolucioni i AI.Kalimi nga arkitektura tradicionale e bazuar në CPU në llogaritjen e përshpejtuar do të ketë një ndikim në të gjithë industrinë, pasi megjithatë, kjo mund të ketë një ndikim në segmentet me vlerë të ulët të industrisë së gjysmëpërçuesve.

Arkitekturat e Njësisë së Përpunimit Grafik (GPU) kërkojnë më shumë zonë silikoni

Ndërsa kërkesa për performancë rritet, prodhuesit e GPU-ve duhet të kapërcejnë disa kufizime të projektimit për të arritur performancë më të lartë nga GPU-të.Natyrisht, bërja e çipit më të madh është një mënyrë për të arritur performancë më të lartë, pasi elektroneve nuk u pëlqen të udhëtojnë distanca të gjata midis çipave të ndryshëm, gjë që kufizon performancën.Megjithatë, ekziston një kufizim praktik për ta bërë çipin më të madh, i njohur si "kufiri i retinës".

Kufiri i litografisë i referohet madhësisë maksimale të një çipi që mund të ekspozohet në një hap të vetëm në një makinë litografike të përdorur në prodhimin e gjysmëpërçuesve.Ky kufizim përcaktohet nga madhësia maksimale e fushës magnetike të pajisjes së litografisë, veçanërisht nga stepperi ose skaneri i përdorur në procesin e litografisë.Për teknologjinë më të fundit, kufiri i maskës është zakonisht rreth 858 milimetra katrorë.Ky kufizim i madhësisë është shumë i rëndësishëm sepse përcakton zonën maksimale që mund të modelohet në vafer në një ekspozim të vetëm.Nëse vafera është më e madhe se ky kufi, do të nevojiten ekspozime të shumta për të modeluar plotësisht vaferën, gjë që është jopraktike për prodhimin masiv për shkak të kompleksitetit dhe sfidave të shtrirjes.GB200 i ri do ta kapërcejë këtë kufizim duke kombinuar dy nënshtresa çipi me kufizime të madhësisë së grimcave në një shtresë silikoni, duke formuar një substrat të kufizuar me super grimca që është dy herë më i madh.Kufizime të tjera të performancës janë sasia e memories dhe distanca nga ajo memorie (dmth. gjerësia e brezit të memories).Arkitekturat e reja GPU e kapërcejnë këtë problem duke përdorur memorie të grumbulluar me gjerësi bande të lartë (HBM) që është instaluar në të njëjtin interpozues silikoni me dy çipa GPU.Nga këndvështrimi i silikonit, problemi me HBM është se çdo pjesë e zonës së silikonit është dyfishi i asaj DRAM tradicionale për shkak të ndërfaqes së lartë paralele të kërkuar për gjerësi bande të lartë.HBM gjithashtu integron një çip kontrolli logjik në çdo pirg, duke rritur zonën e silikonit.Një llogaritje e përafërt tregon se zona e silikonit e përdorur në arkitekturën GPU 2.5D është 2.5 deri në 3 herë më e madhe se ajo e arkitekturës tradicionale 2.0D.Siç u përmend më herët, nëse kompanitë e shkritoreve nuk përgatiten për këtë ndryshim, kapaciteti i vaferës së silikonit mund të bëhet përsëri shumë i ngushtë.

Kapaciteti i ardhshëm i tregut të vaferës së silikonit

I pari nga tre ligjet e prodhimit të gjysmëpërçuesve është se më shumë para duhet të investohen kur sasia më e vogël e parave është në dispozicion.Kjo është për shkak të natyrës ciklike të industrisë dhe kompanitë gjysmëpërçuese e kanë të vështirë ta ndjekin këtë rregull.Siç tregohet në figurë, shumica e prodhuesve të vaferës së silikonit e kanë njohur ndikimin e këtij ndryshimi dhe pothuajse kanë trefishuar totalin e shpenzimeve të tyre kapitale tremujore në tremujorët e fundit.Pavarësisht kushteve të vështira të tregut, kjo është ende kështu.Ajo që është edhe më interesante është se ky trend vazhdon prej kohësh.Kompanitë e meshës silikoni janë me fat ose dinë diçka që të tjerët nuk e dinë.Zinxhiri i furnizimit të gjysmëpërçuesve është një makinë kohe që mund të parashikojë të ardhmen.E ardhmja juaj mund të jetë e kaluara e dikujt tjetër.Ndërsa ne nuk marrim gjithmonë përgjigje, pothuajse gjithmonë marrim pyetje me vlerë.