Berita Industri: GPU meningkatkan permintaan wafer silikon

Silikon adalah bahan paling umum kedua di Bumi, setelah oksigen, dan bahan ketujuh paling umum di alam semesta. Silikon adalah semikonduktor, yang berarti memiliki sifat listrik antara konduktor (seperti tembaga) dan isolator (seperti kaca). Sejumlah kecil atom asing dalam struktur silikon dapat secara mendasar mengubah perilakunya, sehingga kemurnian silikon tingkat semikonduktor harus sangat tinggi. Kemurnian minimum yang dapat diterima untuk silikon tingkat elektronik adalah 99,999999%.

Ini berarti bahwa hanya satu atom non-silikon yang diizinkan untuk setiap sepuluh miliar atom. Air minum yang baik memungkinkan untuk 40 juta molekul non-air, yang 50 juta kali lebih sedikit murni dari silikon semikonduktor.

Produsen wafer silikon kosong harus mengubah silikon kemurnian tinggi menjadi struktur kristal tunggal yang sempurna. Ini dilakukan dengan memperkenalkan kristal ibu tunggal ke dalam silikon cair pada suhu yang sesuai. Ketika kristal putri baru mulai tumbuh di sekitar Mother Crystal, silikon ingot perlahan terbentuk dari silikon cair. Prosesnya lambat dan mungkin memakan waktu seminggu. Silikon ingot yang sudah jadi memiliki berat sekitar 100 kilogram dan dapat membuat lebih dari 3.000 wafer.

Wafer dipotong menjadi irisan tipis menggunakan kawat berlian yang sangat halus. Ketepatan alat pemotong silikon sangat tinggi, dan operator harus terus dipantau, atau mereka akan mulai menggunakan alat untuk melakukan hal -hal konyol pada rambut mereka. Pengantar singkat untuk produksi wafer silikon terlalu disederhanakan dan tidak sepenuhnya memuji kontribusi para genius; Tapi itu diharapkan memberikan latar belakang untuk pemahaman yang lebih dalam tentang bisnis wafer silikon.

Hubungan penawaran dan permintaan wafer silikon

Pasar Wafer Silikon didominasi oleh empat perusahaan. Untuk waktu yang lama, pasar telah berada dalam keseimbangan yang halus antara penawaran dan permintaan.
Penurunan penjualan semikonduktor pada tahun 2023 telah menyebabkan pasar berada dalam keadaan kelebihan pasokan, menyebabkan inventaris internal dan eksternal produsen chip tinggi. Namun, ini hanya situasi sementara. Ketika pasar pulih, industri akan segera kembali ke tepi kapasitas dan harus memenuhi permintaan tambahan yang disebabkan oleh Revolusi AI. Transisi dari arsitektur berbasis CPU tradisional ke komputasi yang dipercepat akan berdampak pada seluruh industri, karena bagaimanapun, ini mungkin berdampak pada segmen bernilai rendah dari industri semikonduktor.

Arsitektur Unit Pemrosesan Grafis (GPU) membutuhkan lebih banyak area silikon

Dengan meningkatnya permintaan kinerja, produsen GPU harus mengatasi beberapa batasan desain untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi dari GPU. Jelas, membuat chip lebih besar adalah salah satu cara untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi, karena elektron tidak suka menempuh jarak jauh antara chip yang berbeda, yang membatasi kinerja. Namun, ada batasan praktis untuk membuat chip lebih besar, yang dikenal sebagai "batas retina".

Batas litografi mengacu pada ukuran maksimum chip yang dapat diekspos dalam satu langkah dalam mesin litografi yang digunakan dalam manufaktur semikonduktor. Keterbatasan ini ditentukan oleh ukuran medan magnet maksimum dari peralatan litografi, terutama stepper atau pemindai yang digunakan dalam proses litografi. Untuk teknologi terbaru, batas topeng biasanya sekitar 858 milimeter persegi. Keterbatasan ukuran ini sangat penting karena menentukan area maksimum yang dapat dipola pada wafer dalam satu paparan tunggal. Jika wafer lebih besar dari batas ini, beberapa paparan akan diperlukan untuk sepenuhnya memoles wafer, yang tidak praktis untuk produksi massal karena kompleksitas dan tantangan penyelarasan. GB200 baru akan mengatasi keterbatasan ini dengan menggabungkan dua substrat chip dengan batasan ukuran partikel menjadi interlayer silikon, membentuk substrat terbatas-partikel yang dua kali lebih besar. Keterbatasan kinerja lainnya adalah jumlah memori dan jarak ke memori itu (yaitu bandwidth memori). Arsitektur GPU baru mengatasi masalah ini dengan menggunakan memori bandwidth tinggi bertumpuk (HBM) yang dipasang pada interposer silikon yang sama dengan dua chip GPU. Dari perspektif silikon, masalah dengan HBM adalah bahwa setiap bit area silikon adalah dua kali lipat dram tradisional karena antarmuka paralel tinggi yang diperlukan untuk bandwidth tinggi. HBM juga mengintegrasikan chip kontrol logika ke dalam setiap tumpukan, meningkatkan area silikon. Perhitungan kasar menunjukkan bahwa area silikon yang digunakan dalam arsitektur GPU 2.5D adalah 2,5 hingga 3 kali lipat dari arsitektur 2.0D tradisional. Seperti yang disebutkan sebelumnya, kecuali perusahaan pengecoran siap untuk perubahan ini, kapasitas wafer silikon mungkin menjadi sangat ketat lagi.

Kapasitas pasar Silicon Wafer di masa depan

Yang pertama dari tiga undang -undang manufaktur semikonduktor adalah bahwa sebagian besar uang perlu diinvestasikan ketika jumlah uang paling sedikit tersedia. Ini karena sifat siklus industri, dan perusahaan semikonduktor mengalami kesulitan mengikuti aturan ini. Seperti yang ditunjukkan pada gambar tersebut, sebagian besar produsen wafer silikon telah mengakui dampak dari perubahan ini dan hampir melipattigakan total pengeluaran modal triwulanan mereka di beberapa perempat terakhir. Terlepas dari kondisi pasar yang sulit, ini masih terjadi. Yang lebih menarik adalah tren ini telah terjadi sejak lama. Perusahaan wafer silikon beruntung atau tahu sesuatu yang tidak dilakukan orang lain. Rantai pasokan semikonduktor adalah mesin waktu yang dapat memprediksi masa depan. Masa depan Anda mungkin masa lalu orang lain. Meskipun kami tidak selalu mendapatkan jawaban, kami hampir selalu mendapatkan pertanyaan berharga.