Djúpt í aðfangakeðjunni breyta sumir töframenn sand í fullkomna demantur-uppbyggða kísil kristalskífa, sem eru nauðsynlegir fyrir alla hálfleiðara framboðskeðjuna. Þeir eru hluti af hálfleiðara framboðskeðjunni sem eykur gildi „kísilsands“ um næstum þúsund sinnum. Dauinn ljóma sem þú sérð á ströndinni er kísil. Kísil er flókinn kristal með brittleness og solid-eins málm (málm og ekki málm eiginleikar). Kísil er alls staðar.
Kísil er næst algengasta efnið á jörðinni, eftir súrefni, og það sjöunda algengasta efnið í alheiminum. Kísil er hálfleiðari, sem þýðir að það hefur rafmagns eiginleika milli leiðara (svo sem kopar) og einangrunar (svo sem gler). Lítið magn af erlendum atómum í sílikonbyggingunni getur í grundvallaratriðum breytt hegðun sinni, þannig að hreinleiki hálfleiðara-gráðu kísils verður að vera furðulega mikill. Viðunandi lágmarkshreinleiki fyrir rafrænan kísil er 99.999999%.
Þetta þýðir að aðeins eitt kísilatóm er leyfilegt fyrir hverja tíu milljarða atóm. Gott drykkjarvatn gerir ráð fyrir 40 milljónum sameinda sem ekki eru vatn, sem er 50 milljónir sinnum minna hreint en kísil í hálfleiðara.
Auður kísilbifreiðaframleiðendur verða að umbreyta háháðu kísill í fullkomið eins kristal mannvirki. Þetta er gert með því að kynna eina móðurkristal í bráðnu sílikon við viðeigandi hitastig. Þegar ný dóttir kristallar byrja að vaxa í kringum móðurkristalinn myndast kísillinn hægt úr bráðnu sílikoninu. Ferlið er hægt og getur tekið viku. Lokið sílikon ingot vegur um það bil 100 kíló og getur búið til yfir 3.000 skífur.
Skífurnar eru skornar í þunnar sneiðar með mjög fínum tígulvír. Nákvæmni kísilskeraverkfæranna er mjög mikil og stöðugt verður að fylgjast með rekstraraðilum, eða þeir munu byrja að nota tækin til að gera kjánalega hluti í hárið. Stutt kynning á framleiðslu kísilþurrkanna er of einfölduð og lánstraust ekki að fullu framlög snillinga; En vonast er til að veita bakgrunn fyrir dýpri skilning á kísilþurrkunni.
Framboð og eftirspurnartengsl kísilþurrka
Fjögur fyrirtæki eru einkennd af kísilþurrkum. Í langan tíma hefur markaðurinn verið í viðkvæmu jafnvægi milli framboðs og eftirspurnar.
Samdráttur í sölu hálfleiðara árið 2023 hefur leitt til þess að markaðurinn var í offramboðsástandi og valdið því að innri og ytri birgðir flísframleiðenda eru miklar. Þetta er þó aðeins tímabundið ástand. Þegar markaðurinn batnar mun iðnaðurinn brátt snúa aftur í jaðar afkastagetu og verður að mæta viðbótareftirspurninni sem AI byltingin hefur valdið. Umskiptin frá hefðbundnum arkitektúr sem byggir á CPU yfir í hraðari tölvunarfræði munu hafa áhrif á allan iðnaðinn, þar sem þetta getur þó haft áhrif á lággildi hálfleiðaraiðnaðarins.
Grafíkvinnslueining (GPU) arkitektúr krefst meira kísilsvæðis
Eftir því sem eftirspurn eftir frammistöðu eykst verða framleiðendur GPU að vinna bug á nokkrum hönnunartakmörkunum til að ná meiri afköstum frá GPU. Augljóslega er það að gera flísina stærri ein leið til að ná meiri afköstum þar sem rafeindir vilja ekki ferðast langar vegalengdir milli mismunandi flísar, sem takmarkar afköst. Hins vegar er hagnýt takmörkun á því að gera flísina stærri, þekktur sem „sjónhimnamörkin“.
Lithography -takmörkin vísa til hámarksstærðar flísar sem hægt er að afhjúpa í einu skrefi í litografsvél sem notuð er í hálfleiðara framleiðslu. Þessi takmörkun er ákvörðuð af hámarks segulsviðsstærð litografsbúnaðarins, sérstaklega stepper eða skanni sem notaður er í litografíuferlinu. Fyrir nýjustu tæknina eru grímamörkin venjulega um 858 fermetra millimetrar. Þessi stærð takmörkun er mjög mikilvæg vegna þess að hún ákvarðar hámarks svæðið sem hægt er að mynstrast á skífuna í einni útsetningu. Ef skífan er stærri en þessi mörk þarf margar útsetningar til að mynstri skífuna að fullu, sem er óframkvæmanlegt fyrir fjöldaframleiðslu vegna flækjustigs og áskorana um jöfnun. Nýi GB200 mun sigrast á þessari takmörkun með því að sameina tvö flís undirlag og takmarkanir á agnastærð í sílikon millilaga og mynda ofur-agna-takmarkað undirlag sem er tvöfalt meira. Aðrar takmarkanir á frammistöðu eru magn minni og fjarlægðin að því minni (þ.e. bandbreidd). Nýir GPU arkitektúr sigrast á þessu vandamáli með því að nota staflað hábandsbreiddar minni (HBM) sem er sett upp á sama kísilsamlagi með tveimur GPU flögum. Frá kísilsjónarmiði er vandamálið með HBM að hver hluti af kísilsvæði er tvöfalt hærra en hefðbundið DRAM vegna mikils samsíða viðmóts sem þarf fyrir mikla bandbreidd. HBM samþættir einnig rökfræði stjórnflís í hvern stafla og eykur kísilsvæðið. Grófur útreikningur sýnir að kísilsvæðið sem notað er í 2,5D GPU arkitektúr er 2,5 til 3 sinnum það sem er af hefðbundnum 2,0D arkitektúr. Eins og áður hefur komið fram, nema að steypufyrirtæki séu tilbúin fyrir þessa breytingu, getur kísilþurrkunargeta orðið mjög þétt aftur.
Framtíðargeta kísilþurrkunarmarkaðarins
Fyrsta af þremur lögum um hálfleiðara framleiðslu er að fjárfesta þarf mestum peningum þegar minnstu fjárhæðir eru í boði. Þetta er vegna hagsveiflu iðnaðarins og hálfleiðara fyrirtæki eiga erfitt með að fylgja þessari reglu. Eins og sýnt er á myndinni hafa flestir kísilþurrkaframleiðendur viðurkennt áhrif þessarar breytinga og hafa næstum þrefaldast heildarútgjöld ársfjórðungslegra fjármagns undanfarna misseri. Þrátt fyrir erfiðar markaðsaðstæður er þetta enn tilfellið. Það sem er enn áhugaverðara er að þessi þróun hefur verið í gangi í langan tíma. Kísilþurrkafyrirtæki eru heppin eða vita eitthvað sem aðrir gera ekki. Hálfleiðari framboðskeðjan er tímavél sem getur spáð fyrir um framtíðina. Framtíð þín getur verið fortíð einhvers annars. Þó að við fáum ekki alltaf svör, fáum við næstum alltaf verðugar spurningar.
Post Time: Júní 17-2024