Az ellátási lánc mélyén egyes mágusok a homokot tökéletes gyémánt szerkezetű szilíciumkristály korongokká alakítják, amelyek nélkülözhetetlenek az egész félvezető ellátási lánchoz.Részei annak a félvezető ellátási láncnak, amely közel ezerszeresére növeli a "szilícium homok" értékét.A parton látható halvány fény szilícium.A szilícium egy összetett kristály ridegséggel és szilárd fémszerűséggel (fémes és nemfémes tulajdonságokkal).A szilícium mindenhol ott van.
A szilícium az oxigén után a második leggyakoribb anyag a Földön, és a hetedik leggyakoribb anyag a világegyetemben.A szilícium egy félvezető, ami azt jelenti, hogy elektromos tulajdonságai vannak a vezetők (például réz) és a szigetelők (például üveg) között.A szilícium szerkezetében lévő kis mennyiségű idegen atom alapvetően megváltoztathatja a viselkedését, ezért a félvezető minőségű szilícium tisztaságának elképesztően magasnak kell lennie.Az elektronikus minőségű szilícium elfogadható minimális tisztasága 99,999999%.
Ez azt jelenti, hogy minden tízmilliárd atomra csak egy nem szilícium atom megengedett.A jó ivóvíz 40 millió nem vízmolekulát tesz lehetővé, ami 50 milliószor kevésbé tiszta, mint a félvezető minőségű szilícium.
Az üres szilícium lapkagyártóknak a nagy tisztaságú szilíciumot tökéletes egykristályos szerkezetekké kell alakítaniuk.Ez úgy történik, hogy megfelelő hőmérsékleten egyetlen anyakristályt viszünk az olvadt szilíciumba.Amint új leánykristályok kezdenek növekedni az anyakristály körül, a szilíciumöntvény lassan kialakul az olvadt szilíciumból.A folyamat lassú, és egy hétig is eltarthat.A kész szilícium tuskó súlya körülbelül 100 kilogramm, és több mint 3000 ostya készíthető belőle.
Az ostyákat nagyon finom gyémánthuzal segítségével vékony szeletekre vágjuk.A szilícium vágószerszámok precizitása nagyon magas, a kezelőket folyamatosan ellenőrizni kell, különben elkezdenek hülyeségeket csinálni a hajukkal.A szilíciumlapkák gyártásának rövid bemutatása túlságosan leegyszerűsített, és nem adja teljes mértékben a zsenik hozzájárulását;de remélhetőleg hátteret ad a szilíciumlapka-üzletág mélyebb megértéséhez.
A szilícium lapkák keresleti és kínálati viszonya
A szilíciumlemez-piacot négy vállalat uralja.A piac hosszú ideje kényes egyensúlyban van a kereslet és a kínálat között.
A félvezető-eladások 2023-as csökkenése a piacon túlkínálathoz vezetett, ami miatt a chipgyártók belső és külső készletei magasak.Ez azonban csak átmeneti állapot.A piac fellendülésével az iparág hamarosan visszatér a kapacitás szélére, és meg kell felelnie az AI-forradalom okozta többletigénynek.A hagyományos CPU-alapú architektúráról a gyorsított számítástechnikára való áttérés az egész iparágra hatással lesz, mivel ez azonban hatással lehet a félvezetőipar alacsony értékű szegmenseire.
A Graphics Processing Unit (GPU) architektúrák több szilícium területet igényelnek
A teljesítmény iránti igény növekedésével a GPU-gyártóknak le kell küzdeniük néhány tervezési korlátot, hogy nagyobb teljesítményt érjenek el a GPU-kból.Nyilvánvaló, hogy a chip nagyobbá tétele az egyik módja a nagyobb teljesítmény elérésének, mivel az elektronok nem szeretnek nagy távolságokat megtenni a különböző chipek között, ami korlátozza a teljesítményt.Van azonban egy gyakorlati korlátja a chip megnagyobbításának, ez az úgynevezett "retina határ".
A litográfiai határérték a félvezetőgyártásban használt litográfiai gépben egyetlen lépésben exponálható chip maximális méretére vonatkozik.Ezt a korlátozást a litográfiai berendezés, különösen a litográfiai eljárásban használt léptető vagy szkenner maximális mágneses mező mérete határozza meg.A legújabb technológia esetében a maszk határa általában 858 négyzetmilliméter körül van.Ez a méretkorlátozás nagyon fontos, mert ez határozza meg az ostyára egyetlen expozíció során mintázható maximális területet.Ha az ostya nagyobb, mint ez a határ, többszöri expozícióra lesz szükség az ostya teljes mintázatához, ami a tömeggyártásban nem praktikus a bonyolultság és az igazítási kihívások miatt.Az új GB200 felülkerekedik ezen a korláton azáltal, hogy két részecskeméret-korlátozással rendelkező chip-hordozót egy szilícium közbenső rétegben kombinál, így egy olyan szuper-részecske-korlátozott hordozót alkot, amely kétszer akkora.További teljesítménykorlátozás a memória mennyisége és a memória távolsága (azaz a memória sávszélessége).Az új GPU-architektúrák megoldják ezt a problémát a halmozott nagy sávszélességű memória (HBM) használatával, amely ugyanarra a szilícium interposerre van telepítve, két GPU-chippel.Szilícium szempontból a HBM-mel az a probléma, hogy a nagy sávszélességhez szükséges magas párhuzamos interfész miatt minden egyes bit szilíciumterület kétszerese a hagyományos DRAM-énak.A HBM egy logikai vezérlő chipet is integrál minden verembe, növelve a szilícium területet.Egy hozzávetőleges számítás azt mutatja, hogy a 2.5D GPU architektúrában használt szilícium terület 2.5-3-szorosa a hagyományos 2.0D architektúrának.Ahogy korábban említettük, hacsak az öntödei cégek nem készülnek fel erre a változásra, a szilíciumlapka-kapacitás ismét nagyon szűkössé válhat.
A szilíciumlemez-piac jövőbeli kapacitása
A félvezetőgyártás három törvénye közül az első, hogy a legtöbb pénzt akkor kell befektetni, amikor a legkevesebb pénz áll rendelkezésre.Ennek oka az iparág ciklikussága, a félvezetőgyártó cégek pedig nehezen tudják betartani ezt a szabályt.Amint az ábrán látható, a legtöbb szilíciumlemez-gyártó felismerte ennek a változásnak a hatását, és az elmúlt néhány negyedévben majdnem megháromszorozta teljes negyedéves tőkekiadásait.A nehéz piaci körülmények ellenére ez még mindig így van.Ami még érdekesebb, hogy ez a tendencia már régóta tart.A szilíciumlemez-gyártó cégek szerencsések, vagy tudnak valamit, amit mások nem.A félvezető ellátási lánc egy időgép, amely képes megjósolni a jövőt.Lehet, hogy a jövőd valaki más múltja.Bár nem mindig kapunk választ, szinte mindig kapunk értékes kérdéseket.
Feladás időpontja: 2024. június 17