Newyddion y Diwydiant: GPU yn cynyddu'r galw am wafferi silicon

Silicon yw'r ail ddeunydd mwyaf cyffredin ar y Ddaear, ar ôl ocsigen, a'r seithfed deunydd mwyaf cyffredin yn y bydysawd.Mae silicon yn lled-ddargludydd, sy'n golygu bod ganddo briodweddau trydanol rhwng dargludyddion (fel copr) ac ynysyddion (fel gwydr).Gall ychydig bach o atomau tramor yn y strwythur silicon newid ei ymddygiad yn sylfaenol, felly mae'n rhaid i burdeb silicon gradd lled-ddargludyddion fod yn rhyfeddol o uchel.Yr isafswm purdeb derbyniol ar gyfer silicon gradd electronig yw 99.999999%.

Mae hyn yn golygu mai dim ond un atom di-silicon a ganiateir ar gyfer pob deg biliwn o atomau.Mae dŵr yfed da yn caniatáu ar gyfer 40 miliwn o foleciwlau nad ydynt yn ddŵr, sydd 50 miliwn gwaith yn llai pur na silicon gradd lled-ddargludyddion.

Rhaid i wneuthurwyr wafferi silicon gwag drosi silicon purdeb uchel yn strwythurau un grisial perffaith.Gwneir hyn trwy gyflwyno grisial mam sengl i silicon tawdd ar y tymheredd priodol.Wrth i grisialau merch newydd ddechrau tyfu o amgylch y fam grisial, mae'r ingot silicon yn ffurfio'n araf o'r silicon tawdd.Mae'r broses yn araf a gall gymryd wythnos.Mae'r ingot silicon gorffenedig yn pwyso tua 100 cilogram a gall wneud dros 3,000 o wafferi.

Mae'r wafferi yn cael eu torri'n dafelli tenau gan ddefnyddio gwifren diemwnt mân iawn.Mae manwl gywirdeb yr offer torri silicon yn uchel iawn, a rhaid monitro gweithredwyr yn gyson, neu byddant yn dechrau defnyddio'r offer i wneud pethau gwirion i'w gwallt.Mae'r cyflwyniad byr i gynhyrchu wafferi silicon yn rhy symlach ac nid yw'n rhoi clod llawn i gyfraniadau'r athrylithwyr;ond y gobaith yw rhoi cefndir ar gyfer dealltwriaeth ddyfnach o'r busnes wafferi silicon.

Perthynas cyflenwad a galw wafferi silicon

Mae'r farchnad wafferi silicon yn cael ei dominyddu gan bedwar cwmni.Am amser hir, mae'r farchnad wedi bod mewn cydbwysedd cain rhwng cyflenwad a galw.
Mae'r gostyngiad mewn gwerthiannau lled-ddargludyddion yn 2023 wedi arwain y farchnad i fod mewn cyflwr o orgyflenwad, gan achosi stocrestrau mewnol ac allanol gwneuthurwyr sglodion i fod yn uchel.Fodd bynnag, dim ond sefyllfa dros dro yw hon.Wrth i'r farchnad adfer, bydd y diwydiant yn dychwelyd yn fuan i ymyl y capasiti a rhaid iddo fodloni'r galw ychwanegol a ddaeth yn sgil y chwyldro AI.Bydd y newid o bensaernïaeth draddodiadol seiliedig ar CPU i gyfrifiadura carlam yn cael effaith ar y diwydiant cyfan, fel Fodd bynnag, gallai hyn gael effaith ar segmentau gwerth isel y diwydiant lled-ddargludyddion.

Mae angen mwy o arwynebedd silicon ar bensaernïaeth yr Uned Prosesu Graffeg (GPU).

Wrth i'r galw am berfformiad gynyddu, rhaid i weithgynhyrchwyr GPU oresgyn rhai cyfyngiadau dylunio i gyflawni perfformiad uwch gan GPUs.Yn amlwg, mae gwneud y sglodion yn fwy yn un ffordd o gyflawni perfformiad uwch, gan nad yw electronau'n hoffi teithio'n bell rhwng gwahanol sglodion, sy'n cyfyngu ar berfformiad.Fodd bynnag, mae cyfyngiad ymarferol i wneud y sglodyn yn fwy, a elwir yn "terfyn retina".

Mae'r terfyn lithograffeg yn cyfeirio at uchafswm maint sglodion y gellir ei amlygu mewn un cam mewn peiriant lithograffeg a ddefnyddir mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion.Pennir y cyfyngiad hwn gan uchafswm maint maes magnetig yr offer lithograffeg, yn enwedig y stepiwr neu'r sganiwr a ddefnyddir yn y broses lithograffeg.Ar gyfer y dechnoleg ddiweddaraf, mae'r terfyn mwgwd fel arfer tua 858 milimetr sgwâr.Mae'r cyfyngiad maint hwn yn bwysig iawn oherwydd ei fod yn pennu'r arwynebedd mwyaf y gellir ei batrymu ar y wafer mewn un amlygiad.Os yw'r wafer yn fwy na'r terfyn hwn, bydd angen amlygiadau lluosog i batrwm llawn y wafer, sy'n anymarferol ar gyfer masgynhyrchu oherwydd cymhlethdod a heriau aliniad.Bydd y GB200 newydd yn goresgyn y cyfyngiad hwn trwy gyfuno dwy swbstrad sglodion â chyfyngiadau maint gronynnau i mewn i haenen silicon, gan ffurfio swbstrad uwch-gronynnol sydd ddwywaith cymaint.Cyfyngiadau perfformiad eraill yw maint y cof a'r pellter i'r cof hwnnw (hy lled band cof).Mae pensaernïaeth GPU newydd yn goresgyn y broblem hon trwy ddefnyddio cof lled band uchel wedi'i bentyrru (HBM) sydd wedi'i osod ar yr un rhyngosodwr silicon gyda dau sglodyn GPU.O safbwynt silicon, y broblem gyda HBM yw bod pob darn o arwynebedd silicon ddwywaith yn fwy na DRAM traddodiadol oherwydd y rhyngwyneb cyfochrog uchel sydd ei angen ar gyfer lled band uchel.Mae HBM hefyd yn integreiddio sglodyn rheoli rhesymeg ym mhob pentwr, gan gynyddu'r ardal silicon.Mae cyfrifiad bras yn dangos bod yr ardal silicon a ddefnyddir mewn pensaernïaeth GPU 2.5D 2.5 i 3 gwaith yn fwy na'r bensaernïaeth 2.0D draddodiadol.Fel y soniwyd yn gynharach, oni bai bod cwmnïau ffowndri yn barod ar gyfer y newid hwn, efallai y bydd capasiti wafferi silicon yn dod yn dynn iawn eto.

Capasiti'r farchnad wafferi silicon yn y dyfodol

Y gyntaf o’r tair deddf gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yw bod angen buddsoddi’r mwyaf o arian pan fydd y swm lleiaf o arian ar gael.Mae hyn oherwydd natur gylchol y diwydiant, ac mae cwmnïau lled-ddargludyddion yn cael amser caled yn dilyn y rheol hon.Fel y dangosir yn y ffigur, mae'r rhan fwyaf o weithgynhyrchwyr wafferi silicon wedi cydnabod effaith y newid hwn ac maent bron wedi treblu cyfanswm eu gwariant cyfalaf chwarterol yn yr ychydig chwarteri diwethaf.Er gwaethaf amodau anodd y farchnad, mae hyn yn dal yn wir.Yr hyn sydd hyd yn oed yn fwy diddorol yw bod y duedd hon wedi bod yn mynd ymlaen ers amser maith.Mae cwmnïau wafferi silicon yn ffodus neu'n gwybod rhywbeth nad yw eraill yn ei wneud.Mae'r gadwyn gyflenwi lled-ddargludyddion yn beiriant amser a all ragweld y dyfodol.Efallai mai gorffennol rhywun arall yw eich dyfodol.Er nad ydym bob amser yn cael atebion, rydym bron bob amser yn cael cwestiynau gwerth chweil.