Newyddion y Diwydiant: Mae GPU yn codi'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 nad yw'n Silicon sy'n cael ei ganiatáu ar gyfer pob deg biliwn o atomau. Mae dŵr yfed da yn caniatáu ar gyfer 40 miliwn o foleciwlau heblaw dŵr, sydd 50 miliwn gwaith yn llai pur na silicon gradd lled-ddargludyddion.

Rhaid i wneuthurwyr wafer silicon gwag drosi silicon purdeb uchel yn strwythurau un grisial perffaith. Gwneir hyn trwy gyflwyno grisial mam sengl i mewn 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 credydu cyfraniadau'r athrylithwyr yn llawn; Ond y gobaith yw darparu cefndir ar gyfer dealltwriaeth ddyfnach o'r busnes wafer silicon.

Perthynas cyflenwi a galw wafferi silicon

Mae pedwar cwmni yn dominyddu marchnad Silicon Wafer. Am amser hir, mae'r farchnad wedi bod mewn cydbwysedd cain rhwng y cyflenwad a'r galw.
Mae'r dirywiad mewn gwerthiannau lled -ddargludyddion yn 2023 wedi arwain y farchnad i fod mewn cyflwr o orgyflenwad, gan achosi i stocrestrau mewnol ac allanol gwneuthurwyr sglodion fod yn uchel. Fodd bynnag, dim ond sefyllfa dros dro yw hon. Wrth i'r farchnad wella, bydd y diwydiant yn dychwelyd yn fuan i ymyl y gallu a rhaid iddo ateb y galw ychwanegol a ddaw yn sgil y chwyldro AI. Bydd y newid o bensaernïaeth draddodiadol sy'n seiliedig ar CPU i gyfrifiadura carlam yn cael effaith ar y diwydiant cyfan, oherwydd fodd bynnag, gallai hyn gael effaith ar segmentau gwerth isel y diwydiant lled-ddargludyddion.

Mae angen mwy o ardal silicon ar bensaernïaeth 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 sglodyn yn fwy yn un ffordd o gyflawni perfformiad uwch, gan nad yw electronau'n hoffi teithio pellteroedd maith rhwng gwahanol sglodion, sy'n cyfyngu ar berfformiad. Fodd bynnag, mae cyfyngiad ymarferol i wneud y sglodyn yn fwy, a elwir y "terfyn retina".

Mae'r terfyn lithograffeg yn cyfeirio at faint uchaf sglodyn y gellir ei amlygu mewn un cam mewn peiriant lithograffeg a ddefnyddir mewn gweithgynhyrchu lled -ddargludyddion. Mae'r cyfyngiad hwn yn cael ei bennu gan faint maes magnetig uchaf 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 oddeutu 858 sgwâr milimetr. Mae'r cyfyngiad maint hwn yn bwysig iawn oherwydd ei fod yn pennu'r arwynebedd uchaf y gellir ei batrymu ar y wafer mewn un amlygiad. Os yw'r wafer yn fwy na'r terfyn hwn, bydd angen datguddiadau lluosog i batrwm y wafer yn llawn, sy'n anymarferol ar gyfer cynhyrchu màs oherwydd cymhlethdod ac heriau alinio. Bydd y GB200 newydd yn goresgyn y cyfyngiad hwn trwy gyfuno dau swbstrad sglodion â chyfyngiadau maint gronynnau i mewn i interlayer silicon, gan ffurfio swbstrad cyfyngedig uwch-ronynnau sydd ddwywaith mor fawr. Cyfyngiadau perfformiad eraill yw faint o gof 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 rhyng-beiros Silicon â dau sglodyn GPU. O safbwynt silicon, y broblem gyda HBM yw bod pob darn o arwynebedd silicon ddwywaith y dram traddodiadol oherwydd y rhyngwyneb cyfochrog uchel sy'n ofynnol ar gyfer lled band uchel. Mae HBM hefyd yn integreiddio sglodyn rheoli rhesymeg i bob pentwr, gan gynyddu'r ardal silicon. Mae cyfrifiad bras yn dangos bod yr ardal silicon a ddefnyddir mewn pensaernïaeth GPU 2.5D yn 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, gall capasiti wafer silicon ddod yn dynn iawn eto.

Cynhwysedd y Farchnad Silicon Wafer yn y dyfodol

Y cyntaf o dair deddf gweithgynhyrchu lled -ddargludyddion yw bod angen buddsoddi'r nifer fwyaf 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 wneuthurwyr wafer silicon wedi cydnabod effaith y newid hwn ac wedi treblu cyfanswm eu gwariant cyfalaf chwarterol bron yn yr ychydig chwarteri diwethaf. Er gwaethaf yr amodau anodd yn y farchnad, mae hyn yn dal i fod yn wir. Yr hyn sydd hyd yn oed yn fwy diddorol yw bod y duedd hon wedi bod yn digwydd ers amser maith. Mae cwmnïau silicon wafer 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 y bydd eich dyfodol yn orffennol rhywun arall. Er nad ydym bob amser yn cael atebion, rydym bron bob amser yn cael cwestiynau gwerth chweil.