En el fons de la cadena de subministrament, alguns mags converteixen la sorra en discs perfectes de cristall de silici amb estructura de diamant, que són essencials per a tota la cadena de subministrament de semiconductors.Formen part de la cadena de subministrament de semiconductors que augmenta el valor de la "sorra de silici" gairebé mil vegades.La lleugera resplendor que veus a la platja és de silici.El silici és un cristall complex amb fragilitat i metall semblant a un sòlid (propietats metàl·liques i no metàl·liques).El silici és a tot arreu.
El silici és el segon material més comú a la Terra, després de l'oxigen, i el setè material més comú a l'univers.El silici és un semiconductor, és a dir, té propietats elèctriques entre conductors (com el coure) i aïllants (com el vidre).Una petita quantitat d'àtoms estrangers a l'estructura de silici pot canviar fonamentalment el seu comportament, de manera que la puresa del silici de grau semiconductor ha de ser sorprenentment alta.La puresa mínima acceptable per al silici de grau electrònic és del 99,999999%.
Això vol dir que només es permet un àtom que no sigui de silici per cada deu mil milions d'àtoms.Una bona aigua potable permet 40 milions de molècules no aigua, que és 50 milions de vegades menys pura que el silici de grau semiconductor.
Els fabricants d'hòsties de silici en blanc han de convertir silici d'alta puresa en estructures perfectes d'un sol cristall.Això es fa introduint un cristall mare en silici fos a la temperatura adequada.A mesura que els nous cristalls fills comencen a créixer al voltant del cristall mare, el lingot de silici es forma lentament a partir del silici fos.El procés és lent i pot trigar una setmana.El lingot de silici acabat pesa uns 100 quilos i pot fer més de 3.000 hòsties.
Les neules es tallen a rodanxes fines amb fil de diamant molt fi.La precisió de les eines de tall de silici és molt alta, i els operadors s'han de controlar constantment, o començaran a utilitzar les eines per fer coses tontes al seu cabell.La breu introducció a la producció de hòsties de silici és massa simplificada i no acredita totalment les contribucions dels genis;però s'espera que proporcioni un rerefons per a una comprensió més profunda del negoci de les hòsties de silici.
La relació oferta i demanda de les hòsties de silici
El mercat de les hòsties de silici està dominat per quatre empreses.Durant molt de temps, el mercat ha estat en un delicat equilibri entre l'oferta i la demanda.
La caiguda de les vendes de semiconductors el 2023 ha fet que el mercat es trobi en un estat d'excés d'oferta, provocant que els inventaris interns i externs dels fabricants de xips siguin elevats.Tanmateix, aquesta és només una situació temporal.A mesura que el mercat es recuperi, la indústria aviat tornarà al límit de la capacitat i haurà de satisfer la demanda addicional que suposa la revolució de la IA.La transició de l'arquitectura tradicional basada en CPU a la informàtica accelerada tindrà un impacte en tota la indústria, ja que, però, això pot tenir un impacte en els segments de baix valor de la indústria dels semiconductors.
Les arquitectures de la unitat de processament gràfic (GPU) requereixen més àrea de silici
A mesura que augmenta la demanda de rendiment, els fabricants de GPU han de superar algunes limitacions de disseny per aconseguir un major rendiment de les GPU.Òbviament, fer que el xip sigui més gran és una manera d'aconseguir un major rendiment, ja que als electrons no els agrada viatjar llargues distàncies entre diferents xips, la qual cosa limita el rendiment.Tanmateix, hi ha una limitació pràctica per fer el xip més gran, coneguda com el "límit de la retina".
El límit de litografia es refereix a la mida màxima d'un xip que es pot exposar en un sol pas en una màquina de litografia utilitzada en la fabricació de semiconductors.Aquesta limitació ve determinada per la mida màxima del camp magnètic de l'equip de litografia, especialment pel pas o escàner utilitzat en el procés de litografia.Per a l'última tecnologia, el límit de la màscara sol ser d'uns 858 mil·límetres quadrats.Aquesta limitació de mida és molt important perquè determina l'àrea màxima que es pot modelar a l'hòstia en una sola exposició.Si l'hòstia és més gran que aquest límit, seran necessàries múltiples exposicions per modelar completament l'hòstia, cosa que no és pràctic per a la producció en massa a causa de la complexitat i els reptes d'alineació.El nou GB200 superarà aquesta limitació combinant dos substrats de xip amb limitacions de mida de partícules en una capa intercalar de silici, formant un substrat amb súper partícules que és el doble de gran.Altres limitacions de rendiment són la quantitat de memòria i la distància a aquesta memòria (és a dir, ample de banda de memòria).Les noves arquitectures de GPU superen aquest problema mitjançant l'ús de memòria apilada d'amplada de banda alta (HBM) que s'instal·la al mateix interposador de silici amb dos xips GPU.Des d'una perspectiva de silici, el problema amb HBM és que cada bit d'àrea de silici és el doble de la DRAM tradicional a causa de la interfície d'alt paral·lel que requereix un gran ample de banda.HBM també integra un xip de control lògic a cada pila, augmentant l'àrea de silici.Un càlcul aproximat mostra que l'àrea de silici utilitzada en l'arquitectura de GPU 2.5D és de 2.5 a 3 vegades la de l'arquitectura tradicional 2.0D.Com s'ha esmentat anteriorment, tret que les empreses de foneria estiguin preparades per a aquest canvi, la capacitat de les hòsties de silici pot tornar a ser molt limitada.
Capacitat futura del mercat de les hòsties de silici
La primera de les tres lleis de la fabricació de semiconductors és que s'han d'invertir més diners quan hi ha la menor quantitat de diners disponible.Això es deu al caràcter cíclic de la indústria i les empreses de semiconductors tenen dificultats per seguir aquesta regla.Com es mostra a la figura, la majoria dels fabricants d'hòsties de silici han reconegut l'impacte d'aquest canvi i gairebé han triplicat les seves despeses de capital trimestrals totals en els últims trimestres.Tot i les difícils condicions del mercat, això segueix sent així.El que és encara més interessant és que aquesta tendència es manté des de fa molt de temps.Les empreses d'hòsties de silici tenen la sort o saben alguna cosa que altres no saben.La cadena de subministrament de semiconductors és una màquina del temps que pot predir el futur.El teu futur pot ser el passat d'una altra persona.Tot i que no sempre obtenim respostes, gairebé sempre obtenim preguntes que valen la pena.
Hora de publicació: 17-jun-2024