Жеткізу тізбегінің тереңінде кейбір сиқыршылар құмды гауһар тәрізді құрылымды кремний кристалды дискілеріне айналдырады, олар бүкіл жартылай өткізгіш жеткізу тізбегі үшін маңызды. Олар «кремний құмының» құнын мың есеге жуық арттыратын жартылай өткізгіш жеткізу тізбегінің бөлігі. Жағажайда көретін әлсіз жарқыл - кремний. Кремний - сынғыштығы және қатты металл тәрізді (металдық және металл емес қасиеттері бар) күрделі кристалл. Кремний барлық жерде.
Кремний - Жердегі оттегінен кейінгі екінші ең көп таралған материал және ғаламдағы жетінші ең көп таралған материал. Кремний - жартылай өткізгіш, яғни оның өткізгіштер (мысалы, мыс) мен изоляторлар (мысалы, шыны) арасында электрлік қасиеттері бар. Кремний құрылымындағы аз мөлшердегі бөгде атомдар оның мінез-құлқын түбегейлі өзгерте алады, сондықтан жартылай өткізгіш кремнийдің тазалығы таңқаларлықтай жоғары болуы керек. Электрондық кремнийдің ең аз тазалығы 99,999999% құрайды.
Бұл әрбір он миллиард атомға тек бір ғана кремний емес атом рұқсат етілгенін білдіреді. Сапалы ауыз су 40 миллион су емес молекуланы сақтауға мүмкіндік береді, бұл жартылай өткізгіш кремнийге қарағанда 50 миллион есе таза емес.
Бос кремний пластинасын өндірушілер жоғары тазалықтағы кремнийді мінсіз монокристалды құрылымдарға айналдыруы керек. Бұл балқытылған кремнийге тиісті температурада бір аналық кристалды енгізу арқылы жасалады. Аналық кристалдың айналасында жаңа еншілес кристалдар өсе бастағанда, балқытылған кремнийден кремний құймасы баяу пайда болады. Процесс баяу және бір аптаға созылуы мүмкін. Дайын кремний құймасының салмағы шамамен 100 килограммды құрайды және 3000-нан астам пластина жасай алады.
Вафлилер өте жұқа гауһар сым арқылы жұқа тілімдерге кесіледі. Кремний кескіш құралдардың дәлдігі өте жоғары, сондықтан операторларды үнемі бақылау қажет, әйтпесе олар шаштарына ақымақтық жасау үшін құралдарды пайдалана бастайды. Кремний вафлилерін өндіруге қысқаша кіріспе тым жеңілдетілген және данышпандардың үлесін толық көрсетпейді; бірақ кремний вафли бизнесін тереңірек түсіну үшін негіз болады деп үміттенеміз.
Кремний пластиналарының сұраныс пен ұсыныс қатынасы
Кремний пластиналары нарығында төрт компания басым. Ұзақ уақыт бойы нарық сұраныс пен ұсыныс арасындағы нәзік тепе-теңдікте болды.
2023 жылы жартылай өткізгіштер сатылымының төмендеуі нарықтың артық ұсыныс жағдайына түсуіне әкеліп соқты, бұл чип өндірушілерінің ішкі және сыртқы қорларының жоғары болуына әкелді. Дегенмен, бұл тек уақытша жағдай. Нарық қалпына келген сайын, сала көп ұзамай қуат шегіне оралады және жасанды интеллект революциясы тудырған қосымша сұранысты қанағаттандыруы керек. Дәстүрлі процессорлық архитектурадан жеделдетілген есептеулерге көшу бүкіл салаға әсер етеді, өйткені Дегенмен, бұл жартылай өткізгіштер саласының төмен құнды сегменттеріне әсер етуі мүмкін.
Графикалық өңдеу блогының (GPU) архитектуралары көбірек кремний аймағын қажет етеді
Өнімділікке деген сұраныс артқан сайын, GPU өндірушілері GPU-лардан жоғары өнімділікке қол жеткізу үшін кейбір дизайн шектеулерін жеңуі керек. Әрине, чипті үлкенірек ету - жоғары өнімділікке қол жеткізудің бір жолы, себебі электрондар әртүрлі чиптер арасында ұзақ қашықтыққа жүруді ұнатпайды, бұл өнімділікті шектейді. Дегенмен, чипті үлкенірек етудің практикалық шектеуі бар, ол «торлы қабық шегі» деп аталады.
Литография шегі жартылай өткізгіш өндірісінде қолданылатын литография машинасында бір қадаммен жарыққа шығарылатын чиптің максималды өлшемін білдіреді. Бұл шектеу литография жабдығының, әсіресе литография процесінде қолданылатын степлердің немесе сканердің максималды магнит өрісінің өлшемімен анықталады. Ең соңғы технология үшін маска шегі әдетте шамамен 858 шаршы миллиметрді құрайды. Бұл өлшем шектеуі өте маңызды, себебі ол бір экспозицияда пластинаға өрнек салуға болатын максималды аумақты анықтайды. Егер пластина бұл шектен үлкен болса, пластинаны толық өрнектеу үшін бірнеше экспозиция қажет болады, бұл күрделілік пен туралау қиындықтарына байланысты жаппай өндіріс үшін практикалық емес. Жаңа GB200 бөлшектер мөлшері шектеулері бар екі чип субстратын кремний аралық қабатына біріктіру арқылы бұл шектеуді еңсереді, бұл екі есе үлкен супер бөлшектермен шектелген субстрат құрайды. Басқа өнімділік шектеулері - жад көлемі және сол жадқа дейінгі қашықтық (яғни жад өткізу қабілеті). Жаңа GPU архитектуралары бұл мәселені екі GPU чипі бар бір кремний аралық бөлігіне орнатылған жинақталған жоғары өткізу қабілеттілігі бар жадты (HBM) пайдалану арқылы шешеді. Кремний тұрғысынан алғанда, HBM мәселесі - жоғары өткізу қабілеттілігі үшін қажетті жоғары параллель интерфейске байланысты кремний ауданының әрбір биті дәстүрлі DRAM ауданынан екі есе көп. HBM сонымен қатар әрбір стекке логикалық басқару чипін біріктіреді, бұл кремний ауданын арттырады. Шамамен есептеу 2,5D GPU архитектурасында қолданылатын кремний ауданы дәстүрлі 2,0D архитектурасынан 2,5-тен 3 есеге дейін екенін көрсетеді. Бұрын айтылғандай, құю компаниялары бұл өзгеріске дайын болмаса, кремний пластинасының сыйымдылығы қайтадан өте тарылуы мүмкін.
Кремний пластинасы нарығының болашақтағы сыйымдылығы
Жартылай өткізгіш өндірісінің үш заңының біріншісі - ең аз ақша болған кезде ең көп ақша салу қажет. Бұл саланың циклдік сипатына байланысты, ал жартылай өткізгіш компаниялар бұл ережені ұстануда қиындықтарға тап болады. Суретте көрсетілгендей, кремний пластинасын өндірушілердің көпшілігі бұл өзгерістің әсерін мойындады және соңғы бірнеше тоқсанда жалпы тоқсандық капиталдық шығындарын үш есеге жуық арттырды. Нарықтық жағдайдың қиындығына қарамастан, бұл әлі де солай. Одан да қызықтысы, бұл үрдіс ұзақ уақыт бойы жалғасып келеді. Кремний пластинасын шығаратын компаниялар бақытты немесе басқалар білмейтін нәрсені біледі. Жартылай өткізгіш жеткізу тізбегі - болашақты болжай алатын уақыт машинасы. Сіздің болашағыңыз басқа біреудің өткені болуы мүмкін. Біз әрқашан жауап ала бермесек те, әрқашан дерлік құнды сұрақтар аламыз.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 17 маусым