ინდუსტრიის სიახლეები: GPU ზრდის მოთხოვნას სილიკონის ვაფლებზე

სილიციუმი არის მეორე ყველაზე გავრცელებული მასალა დედამიწაზე, ჟანგბადის შემდეგ და მეშვიდე ყველაზე გავრცელებული მასალა სამყაროში.სილიკონი არის ნახევარგამტარი, რაც იმას ნიშნავს, რომ მას აქვს ელექტრული თვისებები გამტარებს (როგორიცაა სპილენძი) და იზოლატორებს (როგორიცაა მინა) შორის.სილიციუმის სტრუქტურაში უცხო ატომების მცირე რაოდენობას შეუძლია ძირეულად შეცვალოს მისი ქცევა, ამიტომ ნახევარგამტარული ხარისხის სილიკონის სისუფთავე გასაოცრად მაღალი უნდა იყოს.მისაღები მინიმალური სისუფთავე ელექტრონული ხარისხის სილიკონისთვის არის 99,999999%.

ეს ნიშნავს, რომ ყოველ ათ მილიარდ ატომზე დაშვებულია მხოლოდ ერთი არასილიციუმის ატომი.კარგი სასმელი წყალი იძლევა 40 მილიონ არაწყალ მოლეკულას, რაც 50 მილიონჯერ ნაკლები სისუფთავეა, ვიდრე ნახევარგამტარული ხარისხის სილიციუმი.

ცარიელი სილიკონის ვაფლის მწარმოებლებმა უნდა გადააქციონ მაღალი სისუფთავის სილიკონი სრულყოფილ ერთკრისტალურ სტრუქტურებად.ეს ხდება მარტოხელა დედის კრისტალის შეყვანით გამდნარ სილიკონში შესაბამის ტემპერატურაზე.როდესაც დედა კრისტალის ირგვლივ ახალი ქალიშვილი კრისტალები იწყებენ ზრდას, სილიციუმის ინგოტი ნელ-ნელა წარმოიქმნება გამდნარი სილიკონისგან.პროცესი ნელია და შეიძლება ერთი კვირა დასჭირდეს.დასრულებული სილიკონის ინგოტი იწონის დაახლოებით 100 კილოგრამს და შეუძლია 3000-ზე მეტი ვაფლის დამზადება.

ვაფლები იჭრება თხელ ნაჭრებად ძალიან თხელი ბრილიანტის მავთულის გამოყენებით.სილიკონის საჭრელი ხელსაწყოების სიზუსტე ძალიან მაღალია და ოპერატორებს მუდმივად უნდა აკონტროლონ, წინააღმდეგ შემთხვევაში ისინი დაიწყებენ ხელსაწყოების გამოყენებას თმისთვის სულელური საქმეების გასაკეთებლად.სილიკონის ვაფლის წარმოების მოკლე შესავალი ზედმეტად გამარტივებულია და სრულად არ აფასებს გენიოსების წვლილს;მაგრამ იმედოვნებენ, რომ ის უზრუნველყოფს ფონს სილიკონის ვაფლის ბიზნესის უფრო ღრმა გაგებისთვის.

სილიკონის ვაფლის მიწოდებისა და მოთხოვნის ურთიერთობა

სილიკონის ვაფლის ბაზარზე დომინირებს ოთხი კომპანია.დიდი ხნის განმავლობაში, ბაზარი დელიკატურ ბალანსში იყო მიწოდებასა და მოთხოვნას შორის.
2023 წელს ნახევარგამტარების გაყიდვების შემცირებამ გამოიწვია ბაზარი ჭარბი მიწოდების მდგომარეობაში, რამაც გამოიწვია ჩიპების მწარმოებლების შიდა და გარე მარაგები მაღალი.თუმცა, ეს მხოლოდ დროებითი სიტუაციაა.როგორც ბაზარი აღდგება, ინდუსტრია მალე დაუბრუნდება შესაძლებლობების ზღვარს და უნდა დააკმაყოფილოს დამატებითი მოთხოვნა, რომელიც გამოწვეულია ხელოვნური ინტელექტის რევოლუციით.CPU-ზე დაფუძნებული ტრადიციული არქიტექტურიდან დაჩქარებულ გამოთვლებზე გადასვლა გავლენას მოახდენს მთელ ინდუსტრიაზე, რადგან, თუმცა, ამან შეიძლება გავლენა იქონიოს ნახევარგამტარული ინდუსტრიის დაბალი ღირებულების სეგმენტებზე.

გრაფიკული დამუშავების ერთეულის (GPU) არქიტექტურას მეტი სილიკონის ფართობი სჭირდება

როგორც იზრდება მოთხოვნა შესრულებაზე, GPU-ს მწარმოებლებმა უნდა გადალახონ დიზაინის შეზღუდვები, რათა მიაღწიონ უფრო მაღალ შესრულებას GPU-სგან.ცხადია, ჩიპის გადიდება არის უფრო მაღალი ეფექტურობის მიღწევის ერთ-ერთი გზა, რადგან ელექტრონებს არ მოსწონთ სხვადასხვა ჩიპებს შორის შორ მანძილზე გადაადგილება, რაც ზღუდავს შესრულებას.თუმცა, არსებობს პრაქტიკული შეზღუდვა ჩიპის გადიდებისას, რომელიც ცნობილია როგორც "ბადურის ლიმიტი".

ლითოგრაფიის ლიმიტი ეხება ჩიპის მაქსიმალურ ზომას, რომელიც შეიძლება გამოჩნდეს ერთ საფეხურზე ლითოგრაფიულ მანქანაში, რომელიც გამოიყენება ნახევარგამტარების წარმოებაში.ეს შეზღუდვა განისაზღვრება ლითოგრაფიის აღჭურვილობის მაქსიმალური მაგნიტური ველის ზომით, განსაკუთრებით სტეპერის ან სკანერის, რომელიც გამოიყენება ლითოგრაფიის პროცესში.უახლესი ტექნოლოგიისთვის, ნიღბის ლიმიტი ჩვეულებრივ დაახლოებით 858 კვადრატული მილიმეტრია.ზომის ეს შეზღუდვა ძალზე მნიშვნელოვანია, რადგან ის განსაზღვრავს მაქსიმალურ ფართობს, რომელიც შეიძლება ვაფლზე იყოს ნიმუში ერთი ექსპოზიციით.თუ ვაფლი აღემატება ამ ზღვარს, საჭირო იქნება მრავალჯერადი ექსპოზიცია ვაფლის სრული ნიმუშისთვის, რაც არაპრაქტიკულია მასობრივი წარმოებისთვის სირთულის და განლაგების გამოწვევების გამო.ახალი GB200 გადალახავს ამ შეზღუდვას ორი ჩიპის სუბსტრატის გაერთიანებით ნაწილაკების ზომის შეზღუდვით სილიკონის შუალედში, რაც ქმნის სუპერ ნაწილაკებით შეზღუდული სუბსტრატს, რომელიც ორჯერ დიდია.შესრულების სხვა შეზღუდვები არის მეხსიერების რაოდენობა და მანძილი ამ მეხსიერებამდე (ანუ მეხსიერების გამტარუნარიანობა).ახალი GPU არქიტექტურები ამ პრობლემას გადალახავს დაწყობილი მაღალი გამტარუნარიანობის მეხსიერების (HBM) გამოყენებით, რომელიც დაინსტალირებულია იმავე სილიკონის ინტერპოზერზე ორი GPU ჩიპით.სილიკონის პერსპექტივიდან, HBM-ის პრობლემა ის არის, რომ სილიკონის თითოეული ნაწილი ორჯერ აღემატება ტრადიციულ DRAM-ს, მაღალი გამტარუნარიანობისთვის საჭირო მაღალი პარალელური ინტერფეისის გამო.HBM ასევე აერთიანებს ლოგიკური კონტროლის ჩიპს თითოეულ დასტაში, ზრდის სილიკონის ფართობს.უხეში გამოთვლა აჩვენებს, რომ 2.5D GPU არქიტექტურაში გამოყენებული სილიკონის ფართობი 2.5-დან 3-ჯერ აღემატება ტრადიციულ 2.0D არქიტექტურას.როგორც უკვე აღვნიშნეთ, თუ სამსხმელო კომპანიები მზად არ არიან ამ ცვლილებისთვის, სილიკონის ვაფლის სიმძლავრე შეიძლება კვლავ ძალიან შემცირდეს.

სილიკონის ვაფლის ბაზრის მომავალი სიმძლავრე

ნახევარგამტარების წარმოების სამი კანონიდან პირველი არის ის, რომ ყველაზე მეტი ფულის ინვესტიციაა საჭირო, როდესაც ხელმისაწვდომია მინიმალური თანხა.ეს გამოწვეულია ინდუსტრიის ციკლური ბუნებით და ნახევარგამტარ კომპანიებს უჭირთ ამ წესის დაცვა.როგორც ნახატზეა ნაჩვენები, სილიკონის ვაფლის მწარმოებლების უმეტესობამ აღიარა ამ ცვლილების გავლენა და გასული რამდენიმე კვარტალში თითქმის გაასამმაგა მათი მთლიანი კვარტალური კაპიტალური ხარჯები.მიუხედავად რთული საბაზრო პირობებისა, ეს მაინც ასეა.კიდევ უფრო საინტერესო ის არის, რომ ეს ტენდენცია დიდი ხანია გრძელდება.სილიკონის ვაფლის კომპანიებს გაუმართლათ ან იციან ისეთი რამ, რაც სხვებმა არ იციან.ნახევარგამტარების მიწოდების ჯაჭვი არის დროის მანქანა, რომელსაც შეუძლია მომავლის პროგნოზირება.თქვენი მომავალი შეიძლება იყოს სხვისი წარსული.მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ ყოველთვის არ ვიღებთ პასუხებს, ჩვენ თითქმის ყოველთვის ვიღებთ ღირებულ კითხვებს.