Djupt inom leveranskedjan förvandlar vissa trollkarlar sand till perfekta diamantstrukturerade kiselkristallskivor, som är viktiga för hela halvledarens leveranskedja. De är en del av halvledarens leveranskedja som ökar värdet på "kiselsand" med nästan tusen gånger. Den svaga glöd du ser på stranden är kisel. Kisel är en komplex kristall med sprödhet och fastliknande metall (metalliska och icke-metalliska egenskaper). Kisel finns överallt.
Kisel är det näst vanligaste materialet på jorden, efter syre och det sjunde vanligaste materialet i universum. Silicon är en halvledare, vilket innebär att den har elektriska egenskaper mellan ledare (såsom koppar) och isolatorer (såsom glas). En liten mängd främmande atomer i kiselstrukturen kan i grund och botten förändra sitt beteende, så renheten i halvledarkvalitetssilikon måste vara förvånansvärt hög. Den acceptabla minsta renheten för kisel med elektronisk klass är 99.999999%.
Detta innebär att endast en icke-kiselatom är tillåten för varje tio miljarder atomer. Bra dricksvatten möjliggör 40 miljoner molekyler som inte är vatten, vilket är 50 miljoner gånger mindre rent än halvledarkulon.
Tomtillverkare av kiselskiva måste omvandla kisel med hög renhet till perfekta enkristallstrukturer. Detta görs genom att införa en ensamstående mamma som är kristall i smält kisel vid lämplig temperatur. När nya dotterkristaller börjar växa runt moderkristallen, bildas kiselgöten långsamt från det smälta kiselet. Processen är långsam och kan ta en vecka. Den färdiga kiselgötet väger cirka 100 kg och kan göra över 3 000 skivor.
Skivorna skärs i tunna skivor med mycket fin diamanttråd. Precisionen i kiselskärningsverktygen är mycket hög, och operatörerna måste ständigt övervakas, eller så kommer de att börja använda verktygen för att göra dumma saker i håret. Den korta introduktionen till produktion av kiselskivor är för förenklad och krediterar inte geniernas bidrag; Men man hoppas kunna ge en bakgrund för en djupare förståelse av kiselföretaget.
Förhållandet mellan utbud och efterfrågan på kiselskivor
Silicon Wafer -marknaden domineras av fyra företag. Under lång tid har marknaden varit i en känslig balans mellan utbud och efterfrågan.
Nedgången i halvledarförsäljningen 2023 har lett till att marknaden är i ett tillstånd av överutbud, vilket orsakat att chiptillverkares interna och externa inventeringar är hög. Detta är dock bara en tillfällig situation. När marknaden återhämtar sig kommer branschen snart att återvända till kapacitetskanten och måste möta den ytterligare efterfrågan som AI -revolutionen åstadkom. Övergången från traditionell CPU-baserad arkitektur till accelererad datoranvändning kommer att påverka hela branschen, eftersom detta emellertid kan ha en inverkan på lågvärdssegmenten i halvledarindustrin.
Grafikbehandlingsenhet (GPU) arkitekturer kräver mer kiselområde
När efterfrågan på prestanda ökar måste GPU -tillverkare övervinna vissa designbegränsningar för att uppnå högre prestanda från GPU: er. Det är uppenbart att det är ett sätt att uppnå högre prestanda, eftersom elektroner inte gillar att resa långa avstånd mellan olika chips, vilket begränsar prestanda. Det finns emellertid en praktisk begränsning för att göra chipet större, känd som "näthinnesgränsen".
Litografgränsen hänvisar till den maximala storleken på ett chip som kan exponeras i ett enda steg i en litografimaskin som används vid halvledartillverkning. Denna begränsning bestäms av den maximala magnetfältstorleken för litografiutrustningen, särskilt steget eller skannern som används i litografiprocessen. För den senaste tekniken är maskgränsen vanligtvis cirka 858 kvadratmillimeter. Denna storleksbegränsning är mycket viktig eftersom den bestämmer det maximala området som kan mönstras på skivan i en enda exponering. Om skivan är större än denna gräns, kommer flera exponeringar att behövas för att fullt ut mönster skivan, vilket är opraktiskt för massproduktion på grund av komplexitet och justeringsutmaningar. Den nya GB200 kommer att övervinna denna begränsning genom att kombinera två chip-substrat med partikelstorleksbegränsningar till ett kisel mellanlager och bildar ett superpartikelbegränsat substrat som är dubbelt så stort. Andra prestandabegränsningar är mängden minne och avståndet till det minnet (dvs. minnesbandbredd). Nya GPU-arkitekturer övervinner detta problem genom att använda staplat högbandbreddminne (HBM) som är installerat på samma kiselinterposer med två GPU-chips. Ur ett kiselperspektiv är problemet med HBM att varje bit av kiselområdet är dubbelt så mycket som för traditionell DRAM på grund av det högparallella gränssnittet som krävs för hög bandbredd. HBM integrerar också ett logikkontrollchip i varje stack, vilket ökar kiselområdet. En grov beräkning visar att kiselområdet som används i 2,5D GPU -arkitektur är 2,5 till 3 gånger den för den traditionella 2.0D -arkitekturen. Som nämnts tidigare, såvida inte gjuteriföretag är beredda för denna förändring, kan kiselskivkapacitet bli mycket snäv igen.
Framtida kapacitet på Silicon Wafer -marknaden
Den första av de tre lagarna för halvledartillverkning är att de flesta pengar måste investeras när det minsta beloppet är tillgängligt. Detta beror på branschens cykliska karaktär, och halvledarföretag har svårt att följa denna regel. Som visas i figuren har de flesta kiselskivtillverkare insett effekterna av denna förändring och har nästan tredubblat sina totala kvartalsvisa kapitalutgifter under de senaste kvartalen. Trots de svåra marknadsförhållandena är detta fortfarande fallet. Det som är ännu mer intressant är att denna trend har pågått länge. Silicon Wafer -företag är lyckliga eller vet något som andra inte gör. Semiconductor Supply Chain är en tidsmaskin som kan förutsäga framtiden. Din framtid kan vara någon annans förflutna. Även om vi inte alltid får svar får vi nästan alltid värdefulla frågor.
Posttid: juni-17-2024