Tief in der Lieferkette verwandeln einige Zauberer Sand in perfekte diamantstrukturierte Siliziumkristallscheiben, die für die gesamte Halbleiter-Lieferkette von wesentlicher Bedeutung sind. Sie sind Teil der Semiconductor -Lieferkette, die den Wert von "Siliziumsand" um fast tausendmal erhöht. Der schwache Glanz, den Sie am Strand sehen, ist Silizium. Silizium ist ein komplexer Kristall mit Sprödigkeit und festem Metall (metallische und nichtmetallische Eigenschaften). Silizium ist überall.
Silizium ist das zweithäufigste Material auf der Erde nach Sauerstoff und das siebst häufigste Material im Universum. Silizium ist ein Halbleiter, was bedeutet, dass es elektrische Eigenschaften zwischen Leitern (wie Kupfer) und Isolatoren (wie Glas) aufweist. Eine kleine Menge ausländischer Atome in der Siliziumstruktur kann ihr Verhalten grundlegend verändern, so Die akzeptable Mindestreinheit für Silizium in elektronischer Qualität beträgt 99,999999%.
Dies bedeutet, dass für alle zehn Milliarden Atome nur ein Nicht-Siliziumatom zulässig ist. Gutes Trinkwasser ermöglicht 40 Millionen Nicht-Wasser-Moleküle, was 50 Millionen Mal weniger rein ist als Siliziumqualität.
Hersteller von leeren Siliziumwafern müssen hochpurige Silizium in perfekte Einkristallstrukturen umwandeln. Dies geschieht durch Einführung eines alleinerziehenden Mutterkristalls in geschmolzenes Silizium bei der entsprechenden Temperatur. Wenn neue Tochterkristalle um den Mutterkristall wachsen, bildet sich das Siliziumimboten langsam aus dem geschmolzenen Silizium. Der Prozess ist langsam und kann eine Woche dauern. Der fertige Siliziumimbrot wiegt etwa 100 Kilogramm und kann über 3.000 Wafer herstellen.
Die Wafer werden mit sehr feinem Diamantdraht in dünne Scheiben geschnitten. Die Präzision der Siliziumschneidwerkzeuge ist sehr hoch, und die Bediener müssen ständig überwacht werden, oder sie werden mit den Werkzeugen beginnen, um ihr Haar dumme Dinge zu tun. Die kurze Einführung in die Produktion von Siliziumwafern ist zu vereinfacht und kredite den Beiträgen der Genies nicht voll und ganz. Es ist jedoch zu hoffen, einen Hintergrund für ein tieferes Verständnis des Siliziumwafergeschäfts zu bieten.
Das Angebots- und Nachfrageverhältnis von Siliziumwafern
Der Markt für Siliziumwafer wird von vier Unternehmen dominiert. Seit langer Zeit befindet sich der Markt in einem heiklen Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage.
Der Rückgang des Halbleiterverkaufs im Jahr 2023 hat dazu geführt, dass sich der Markt in einem Überangebotszustand befindet und die internen und externen Bestände der Chiphersteller hoch ist. Dies ist jedoch nur eine vorübergehende Situation. Während sich der Markt erholt, wird die Branche bald zum Kapazitätsvorteil zurückkehren und die zusätzliche Nachfrage erfüllen, die durch die KI -Revolution entsteht. Der Übergang von der traditionellen CPU-basierten Architektur zum beschleunigten Computer wird sich auf die gesamte Branche auswirken, da dies jedoch möglicherweise Auswirkungen auf die niedrigwertigen Segmente der Halbleiterindustrie hat.
Architekturen der Grafikverarbeitungseinheit (GPU) erfordern mehr Siliziumbereich
Mit zunehmender Leistung nach Leistung müssen die GPU -Hersteller einige Konstruktionsbeschränkungen überwinden, um eine höhere Leistung von GPUs zu erzielen. Offensichtlich ist es eine Möglichkeit, den Chip größer zu machen, um eine höhere Leistung zu erzielen, da Elektronen nicht gerne lange Strecken zwischen verschiedenen Chips zurücklegen, was die Leistung einschränkt. Es besteht jedoch eine praktische Einschränkung, den Chip größer zu machen, der als "Retina -Grenze" bezeichnet wird.
Die Lithographiegrenze bezieht sich auf die maximale Größe eines Chips, der in einem einzigen Schritt in einer Lithographiemaschine in der Herstellung von Halbleiter verwendet werden kann. Diese Einschränkung wird durch die maximale Magnetfeldgröße der Lithographieausrüstung bestimmt, insbesondere der im Lithographieprozess verwendete Schritt oder Scanner. Für die neueste Technologie beträgt die Maskengrenze normalerweise rund 858 Quadratmillimeter. Diese Größenbegrenzung ist sehr wichtig, da sie den maximalen Bereich bestimmt, der in einer einzigen Exposition auf dem Wafer strukturiert werden kann. Wenn der Wafer größer als diese Grenze ist, werden mehrere Expositionen benötigt, um den Wafer vollständig zu ermutigen, was für die Massenproduktion aufgrund von Komplexitäts- und Ausrichtungsproblemen unpraktisch ist. Der neue GB200 wird diese Einschränkung überwinden, indem zwei Chip-Substrate mit Partikelgrößenbeschränkungen in eine Silizium-Zwischenschicht kombiniert werden und ein superpartikelbegrenzter Substrat bilden, das doppelt so groß ist. Andere Leistungsbeschränkungen sind die Speichermenge und die Entfernung zu diesem Speicher (dh Speicherbandbreite). Neue GPU-Architekturen überwinden dieses Problem durch die Verwendung eines gestapelten Hochgebietsspeichers (HBM), der auf demselben Siliziuminterposer mit zwei GPU-Chips installiert ist. Aus der Sicht der Silizium-Sicht ist das Problem mit HBM, dass jedes Stück Siliziumbereich doppelt so hoch ist wie das herkömmliche Dram aufgrund der für die hohen Bandbreiten erforderlichen hochparallele Grenzfläche. HBM integriert auch einen logischen Steuerchip in jeden Stapel, wodurch der Siliziumbereich erhöht wird. Eine grobe Berechnung zeigt, dass die in der 2,5D -GPU -Architektur verwendete Siliziumfläche das 2,5- bis 3 -fache der traditionellen 2.0D -Architektur beträgt. Wie bereits erwähnt, kann die Kapazität der Siliziumwafer wieder sehr eng werden.
Zukünftige Kapazität des Siliziumwafermarktes
Das erste der drei Gesetze zur Herstellung von Halbleiter ist, dass das meiste Geld investiert werden muss, wenn der geringste Geldbetrag verfügbar ist. Dies ist auf die zyklische Natur der Branche zurückzuführen, und Halbleiterunternehmen haben es schwer, dieser Regel zu folgen. Wie in der Abbildung gezeigt, haben die meisten Hersteller von Siliziumwafern die Auswirkungen dieser Veränderung erkannt und ihre vierteljährlichen Investitionsausgaben in den letzten Quartalen fast verdreifacht. Trotz der schwierigen Marktbedingungen ist dies immer noch der Fall. Noch interessanter ist, dass dieser Trend schon lange dauert. Siliziumwaferfirmen haben das Glück oder wissen etwas, das andere nicht tun. Die Semiconductor -Lieferkette ist eine Zeitmaschine, die die Zukunft vorhersagen kann. Ihre Zukunft kann die Vergangenheit eines anderen sein. Obwohl wir nicht immer Antworten bekommen, bekommen wir fast immer lohnende Fragen.
Postzeit: Jun-17-2024