Balita sa Industriya: Ang GPU nagpataas sa panginahanglan alang sa mga silicon wafer

Ang Silicon mao ang ikaduha nga labing komon nga materyal sa Yuta, sunod sa oksiheno, ug ang ikapito nga labing komon nga materyal sa uniberso. Ang Silicon usa ka semiconductor, nga nagpasabot nga kini adunay mga electrical properties tali sa mga conductor (sama sa tumbaga) ug mga insulator (sama sa bildo). Ang gamay nga gidaghanon sa langyaw nga mga atomo sa istruktura sa silicon mahimong makausab sa kinaiya niini, busa ang kaputli sa semiconductor-grade silicon kinahanglan nga katingalahan nga taas. Ang madawat nga minimum nga kaputli alang sa electronic-grade silicon kay 99.999999%.

Kini nagpasabot nga usa ra ka atomo nga dili-silicon ang gitugot alang sa matag napulo ka bilyon nga atomo. Ang maayong tubig nga mainom nagtugot sa 40 milyon nga mga molekula nga dili-tubig, nga 50 milyon ka pilo nga dili puro kaysa semiconductor-grade silicon.

Kinahanglan nga usbon sa mga tiggama og blangko nga silicon wafer ang high-purity silicon ngadto sa hingpit nga single-crystal nga mga istruktura. Gihimo kini pinaagi sa pagpaila sa single mother crystal ngadto sa tinunaw nga silicon sa angay nga temperatura. Samtang ang bag-ong mga anak nga kristal magsugod sa pagtubo palibot sa mother crystal, ang silicon ingot hinayhinay nga maporma gikan sa tinunaw nga silicon. Hinay ang proseso ug mahimong molungtad og usa ka semana. Ang nahuman nga silicon ingot motimbang og mga 100 ka kilo ug makahimo og kapin sa 3,000 ka wafer.

Ang mga wafer giputol ngadto sa nipis nga mga hiwa gamit ang pino kaayong alambre nga diamante. Taas kaayo ang katukma sa mga himan sa pagputol sa silicon, ug ang mga operator kinahanglan nga kanunay nga bantayan, kay kon dili, magsugod sila sa paggamit sa mga himan aron pagbuhat og mga binuang nga butang sa ilang buhok. Ang mubo nga pasiuna sa paghimo sa mga silicon wafer gipasimple ra kaayo ug wala hingpit nga nagpasidungog sa mga kontribusyon sa mga henyo; apan gilauman nga makahatag kini og background alang sa mas lawom nga pagsabot sa negosyo sa silicon wafer.

Ang relasyon sa suplay ug panginahanglan sa mga silicon wafer

Ang merkado sa silicon wafer gidominar sa upat ka kompanya. Sa dugay nga panahon, ang merkado anaa sa delikado nga balanse tali sa suplay ug panginahanglan.
Ang pagkunhod sa halin sa semiconductor niadtong 2023 nagdala sa merkado nga anaa sa kahimtang sa sobra nga suplay, hinungdan nga taas ang internal ug external nga imbentaryo sa mga tiggama og chip. Bisan pa, kini usa lamang ka temporaryo nga sitwasyon. Samtang ang merkado mobangon, ang industriya sa dili madugay mobalik sa ngilit sa kapasidad ug kinahanglan nga matubag ang dugang nga panginahanglan nga gipahinabo sa rebolusyon sa AI. Ang pagbalhin gikan sa tradisyonal nga arkitektura nga nakabase sa CPU ngadto sa gipadali nga computing adunay epekto sa tibuuk nga industriya, tungod kay Bisan pa, kini mahimong adunay epekto sa mga low-value nga bahin sa industriya sa semiconductor.

Ang mga arkitektura sa Graphics Processing Unit (GPU) nanginahanglan ug mas daghang silicon area

Samtang nagkataas ang panginahanglan alang sa performance, ang mga tiggama sa GPU kinahanglan nga mobuntog sa pipila ka mga limitasyon sa disenyo aron makab-ot ang mas taas nga performance gikan sa mga GPU. Klaro nga ang pagpadako sa chip usa ka paagi aron makab-ot ang mas taas nga performance, tungod kay ang mga electron dili ganahan nga mobiyahe og lagyong distansya tali sa lainlaing mga chip, nga naglimite sa performance. Bisan pa, adunay praktikal nga limitasyon sa pagpadako sa chip, nga nailhan nga "retina limit".

Ang limitasyon sa lithography nagtumong sa pinakataas nga gidak-on sa usa ka chip nga mahimong i-expose sa usa ka lakang sa usa ka makina sa lithography nga gigamit sa paggama sa semiconductor. Kini nga limitasyon gitino sa pinakataas nga gidak-on sa magnetic field sa kagamitan sa lithography, labi na ang stepper o scanner nga gigamit sa proseso sa lithography. Alang sa pinakabag-o nga teknolohiya, ang limitasyon sa mask kasagaran mga 858 square millimeters. Kini nga limitasyon sa gidak-on importante kaayo tungod kay kini ang nagtino sa pinakataas nga lugar nga mahimong i-pattern sa wafer sa usa ka exposure. Kung ang wafer mas dako kaysa niini nga limitasyon, kinahanglan ang daghang exposure aron hingpit nga ma-pattern ang wafer, nga dili praktikal alang sa mass production tungod sa pagkakomplikado ug mga hagit sa pag-align. Ang bag-ong GB200 mobuntog niini nga limitasyon pinaagi sa paghiusa sa duha ka chip substrates nga adunay mga limitasyon sa gidak-on sa particle ngadto sa usa ka silicon interlayer, nga nagporma og super-particle-limited substrate nga doble ang gidak-on. Ang uban pang mga limitasyon sa performance mao ang gidaghanon sa memorya ug ang gilay-on sa maong memorya (ie memory bandwidth). Ang bag-ong mga arkitektura sa GPU nakabuntog niini nga problema pinaagi sa paggamit sa stacked high-bandwidth memory (HBM) nga gi-install sa parehas nga silicon interposer nga adunay duha ka GPU chips. Gikan sa panglantaw sa silicon, ang problema sa HBM mao nga ang matag bit sa silicon area doble sa tradisyonal nga DRAM tungod sa taas nga parallel interface nga gikinahanglan alang sa taas nga bandwidth. Ang HBM nag-integrate usab og logic control chip sa matag stack, nga nagdugang sa silicon area. Ang usa ka rough calculation nagpakita nga ang silicon area nga gigamit sa 2.5D GPU architecture kay 2.5 ngadto sa 3 ka pilo sa tradisyonal nga 2.0D architecture. Sama sa nahisgotan na, gawas kon ang mga kompanya sa foundry andam alang niini nga pagbag-o, ang kapasidad sa silicon wafer mahimong mohugot pag-usab.

Ang umaabot nga kapasidad sa merkado sa silicon wafer

Ang una sa tulo ka balaod sa paggama og semiconductor mao nga ang labing daghang kwarta kinahanglan nga ipuhunan kung gamay ra ang magamit nga kwarta. Kini tungod sa siklo sa industriya, ug ang mga kompanya sa semiconductor naglisod sa pagsunod niini nga lagda. Sama sa gipakita sa hulagway, kadaghanan sa mga tiggama og silicon wafer nakaila sa epekto niini nga pagbag-o ug hapit triple ang ilang kinatibuk-ang quarterly capital expenditures sa miaging pipila ka quarter. Bisan pa sa lisud nga mga kondisyon sa merkado, mao gihapon kini ang kahimtang. Ang mas makapainteres mao nga kini nga uso nagpadayon sa dugay nga panahon. Ang mga kompanya sa silicon wafer swerte o adunay nahibal-an nga wala nahibal-an sa uban. Ang semiconductor supply chain usa ka time machine nga makatagna sa umaabot. Ang imong umaabot mahimong nangagi sa uban. Samtang dili kita kanunay makakuha og mga tubag, hapit kanunay kita makakuha og mga pangutana nga mapuslanon.