En el fons de la cadena de subministrament, alguns mags converteixen la sorra en discos de cristall de silici estructurats per diamants perfectes, 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" en gairebé mil vegades. El desenfocat resplendor que veieu a la platja és silici. El silici és un cristall complex amb britenitat i metall semblant a 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 de l’univers. El silici és un semiconductor, el que significa que té propietats elèctriques entre conductors (com el coure) i els aïllants (com el vidre). Una petita quantitat d’àtoms estrangers en 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 significa que només es permet un àtom no silicon per cada deu mil milions d’àtoms. La bona aigua potable permet 40 milions de molècules no d’aigua, que és 50 milions de vegades menys pur que el silici de grau semiconductor.
Els fabricants d’hòsties de silici en blanc han de convertir el silici d’alta puresa en estructures perfectes d’un sol cristall. Això es fa introduint un cristall de mare soltera en silici fos a la temperatura adequada. A mesura que els cristalls de la nova filla comencen a créixer al voltant del cristall de la mare, l’ingot de silici es forma lentament del silici fos. El procés és lent i pot trigar una setmana. El lingot de silici acabat pesa uns 100 quilograms i pot fer més de 3.000 hòsties.
Les hòsties es tallen en rodanxes fines amb fil de diamants molt fines. La precisió de les eines de tall de silici és molt alta i s’han de controlar constantment els operadors o començaran a utilitzar les eines per fer coses tontes als cabells. La breu introducció a la producció d’hòsties de silici és massa simplificada i no acredita completament les contribucions dels genis; Però s'espera proporcionar antecedents per a una comprensió més profunda del negoci de les hòsties de silici.
La relació d’oferta i demanda de les hòsties de silici
El Silicon Wafer Market està dominat per quatre empreses. Durant molt de temps, el mercat ha estat en un equilibri delicat entre l'oferta i la demanda.
La disminució de les vendes de semiconductors el 2023 ha fet que el mercat es trobi en un estat de subministrament, fent que els inventaris interns i externs dels fabricants de xips siguin elevats. Tot i això, només és una situació temporal. A mesura que el mercat es recupera, la indústria tornarà aviat a la vora de la capacitat i haurà de satisfer la demanda addicional aportada per la revolució de l'AI. La transició de l’arquitectura tradicional basada en la CPU a la informàtica accelerada tindrà un impacte en tota la indústria, ja que això pot tenir un impacte en els segments de baix valor de la indústria de semiconductors.
Unitat de processament gràfic (GPU) Les arquitectures requereixen més àrea de silici
A mesura que la demanda de rendiment augmenta, els fabricants de GPU han de superar algunes limitacions de disseny per aconseguir un rendiment més elevat de les GPU. Evidentment, fer que el xip sigui més gran és una manera d’aconseguir un rendiment més elevat, ja que els electrons no els agrada recórrer llargues distàncies entre diferents xips, cosa que limita el rendiment. Tanmateix, hi ha una limitació pràctica per fer més gran el xip, conegut 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 està determinada per la mida màxima del camp magnètic dels equips de litografia, especialment l’asperador o l’escàner utilitzat en el procés de litografia. Per a la tecnologia més recent, el límit de màscara sol estar al voltant de 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, es necessitaran múltiples exposicions per modelar completament l’hòstia, que és poc pràctic per a la producció massiva a causa de la complexitat i els reptes d’alineació. El nou GB200 superarà aquesta limitació combinant dos substrats de xip amb limitacions de la mida de les partícules en un interlayer de silici, formant un substrat limitat a super-partícules que és el doble de gran. Altres limitacions de rendiment són la quantitat de memòria i la distància a la memòria (és a dir, l'amplada de banda de la memòria). Les noves arquitectures de la GPU superen aquest problema mitjançant la memòria d’amplada de banda alta apilada (HBM) que s’instal·la al mateix interposador de silici amb dos xips GPU. Des d’una perspectiva de silici, el problema de l’HBM és que cada àrea de silici és el doble de la DRAM tradicional a causa de la interfície alta paral·lela necessària per a l’ample de banda elevat. HBM també integra un xip de control lògic a cada pila, augmentant la zona de silici. Un càlcul rugós demostra que l’àrea de silici utilitzada en l’arquitectura GPU 2.5D és de 2,5 a 3 vegades la de l’arquitectura tradicional 2.0D. Com s'ha esmentat anteriorment, a menys que les empreses de Foundry estiguin preparades per a aquest canvi, la capacitat de les hòsties de silici pot tornar a ser molt ajustada.
Capacitat futura del mercat de les hòsties de silici
La primera de les tres lleis de la fabricació de semiconductors és que més diners cal invertir quan hi hagi menys quantitat de diners. Això es deu a la naturalesa cíclica 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. Malgrat les difícils condicions del mercat, aquest segueix sent. El que és encara més interessant és que aquesta tendència ha estat durant molt de temps. Les companyies d’hòsties de silici tenen sort o saben alguna cosa que altres no. La cadena de subministrament de semiconductors és una màquina de temps que pot predir el futur. El vostre futur pot ser el passat d’una altra persona. Tot i que no sempre obtenim respostes, gairebé sempre rebem preguntes que valen la pena.
Post Horari: 17 de juny-2024