У глыбіні ланцуга паставак некаторыя чараўнікі ператвараюць пясок у ідэальны алмаз, структураваныя крэмніевыя крышталічныя дыскі, якія неабходныя для ўсёй паўправадніковай ланцужкі паставак. Яны з'яўляюцца часткай паўправадніковай ланцужкі паставак, якая павялічвае значэнне "крамянёвага пяску" амаль тысячу разоў. Слабае свячэнне, якое вы бачыце на пляжы, - гэта крэмній. Крэмній-гэта складаны крышталь з далікатнасцю і цвёрдым металам (металічнымі і неметалічнымі ўласцівасцямі). Крэмній ёсць усюды.
Крэмній з'яўляецца другім найбольш распаўсюджаным матэрыялам на Зямлі, пасля кіслароду і сёмым найбольш распаўсюджаным матэрыялам у Сусвеце. Крэмній з'яўляецца паўправадніком, гэта значыць, ён валодае электрычнымі ўласцівасцямі паміж праваднікамі (напрыклад, медзь) і ізалятарамі (напрыклад, шклом). Невялікая колькасць замежных атамаў у крэмнійнай структуры можа прынцыпова змяніць сваё паводзіны, таму чысціня паўправадніковага крэмнію павінна быць дзіўна высокай. Дапушчальная мінімальная чысціня для электроннага крэмнію складае 99,999999%.
Гэта азначае, што на кожныя дзесяць мільярдаў атамаў дапускаецца толькі адзін атам не-сілікона. Добрая пітная вада дазваляе забяспечыць 40 мільёнаў не вадаправода, што ў 50 мільёнаў разоў менш чыстая, чым паўправадніковая крамянёвая.
Вытворцы чыстых крэмніевых пласцін павінны пераўтварыць крэмнію высокай чысціні ў ідэальныя аднакрыстальныя структуры. Гэта робіцца шляхам увядзення мацярынскай крышталя ў расплаўлены крэмній пры адпаведнай тэмпературы. Па меры таго, як новыя крышталі дачкі пачынаюць расці вакол маці Крышталь, крэмніевы злітак павольна ўтвараецца з расплаўленага крэмнію. Працэс павольны і можа заняць тыдзень. Гатовая злітка крэмнію важыць каля 100 кілаграмаў і можа зрабіць больш за 3000 пласцін.
Ваферы выразаюць тонкімі лустачкамі, выкарыстоўваючы вельмі дробны алмазны дрот. Дакладнасць інструментаў для рэзкі крэмнію вельмі высокая, і аператараў трэба пастаянна кантраляваць, інакш яны пачнуць выкарыстоўваць інструменты, каб зрабіць дурныя рэчы для сваіх валасоў. Кароткае ўвядзенне ў вытворчасць крэмнійных пласцін занадта спрошчана і не ў поўнай меры заслугоўвае ўкладу геніяў; Але можна спадзявацца, што забяспечыць больш глыбокае разуменне крамянёвай пласціны.
Адносіны попыту і прапановы крэмнійных пласцін
На рынку крамянёвых пласцін пераважаюць чатыры кампаніі. Доўгі час рынак знаходзіўся ў далікатным балансе паміж попытам і прапановай.
Зніжэнне продажаў паўправаднікоў у 2023 годзе прымусіла рынак знаходзіцца ў стане празмернасці, у выніку чаго ўнутраныя і знешнія запасы вытворцаў чыпаў будуць высокімі. Аднак гэта толькі часовая сітуацыя. Па меры таго, як рынак аднаўляецца, прамысловасць неўзабаве вернецца да краю патэнцыялу і павінна задаволіць дадатковы попыт, выкліканы рэвалюцыяй AI. Пераход ад традыцыйнай архітэктуры на аснове працэсара да паскораных вылічэнняў будзе ўплываць на ўсю галіну, бо гэта можа паўплываць на сегменты нізкай кошту паўправадніковай галіны.
Архітэктура графічнай апрацоўкі (GPU) патрабуе дадатковай плошчы крэмнію
Па меры павелічэння попыту на прадукцыйнасць вытворцы GPU павінны пераадолець некаторыя абмежаванні дызайну для дасягнення больш высокіх паказчыкаў у працэсарах. Відавочна, што для таго, каб чып большы - гэта адзін са спосабаў дасягнення больш высокіх характарыстык, бо электроны не любяць перамяшчацца на вялікія адлегласці паміж рознымі чыпамі, што абмяжоўвае прадукцыйнасць. Аднак існуе практычнае абмежаванне для таго, каб зрабіць чып больш, вядомы як "мяжу сятчаткі".
Ліміт літаграфіі ставіцца да максімальнага памеру чыпа, які можа быць выстаўлены на адным этапе ў машыне літаграфіі, якая выкарыстоўваецца ў вытворчасці паўправаднікоў. Гэта абмежаванне вызначаецца максімальным памерам магнітнага поля літаграфічнага абсталявання, асабліва крока або сканера, які выкарыстоўваецца ў працэсе літаграфіі. Для найноўшай тэхналогіі ліміт маскі звычайна складае каля 858 квадратных міліметраў. Такое абмежаванне памеру вельмі важна, паколькі ён вызначае максімальную плошчу, якая можа быць узораванай на пласціне за адзін экспазіцыю. Калі пласціна будзе большай, чым гэтая мяжа, для поўнага малюнка пласціны спатрэбіцца некалькі экспазіцый, што немэтазгодна для масавага вытворчасці з -за складанасці і праблем выраўноўвання. Новы GB200 пераадолее гэтае абмежаванне, спалучаючы два субстраты з чыпамі з абмежаваннем памеру часціц у крамянёвы праслойку, утвараючы супер-чацвёрты субстрат, які ўдвая большы. Іншыя абмежаванні прадукцыйнасці - гэта колькасць памяці і адлегласць да гэтай памяці (гэта значыць прапускная здольнасць памяці). Новыя архітэктуры GPU пераадольваюць гэтую праблему, выкарыстоўваючы складзеную памяць высокай прапускной здольнасці (HBM), якая ўсталёўваецца на тым жа інтэрпазеры крэмнію з двума мікрасхем GPU. З пункту гледжання крэмнію, праблема з HBM заключаецца ў тым, што кожная частка плошчы крэмнію ўдвая большая за традыцыйную DRAM з-за высокага паралельнага інтэрфейсу, неабходнага для высокай прапускной здольнасці. HBM таксама аб'ядноўвае чып лагічнага кіравання ў кожны стэк, павялічваючы плошчу крэмнію. Прыблізная разлік паказвае, што плошча крэмнію, якая выкарыстоўваецца ў 2,5D -архітэктуры GPU, складае ў 2,5 да 3 разы больш, чым у традыцыйнай 2,0D -архітэктуры. Як ужо згадвалася раней, калі ліцейныя кампаніі не будуць падрыхтаваны да гэтай змены, магутнасць пласціны крэмнію можа зноў стаць вельмі шчыльнай.
Будучая ёмістасць рынку крэмніевых пласцін
Першы з трох законаў вытворчасці паўправаднікоў заключаецца ў тым, што большасць грошай неабходна ўкласці, калі даступная найменшая сума грошай. Гэта звязана з цыклічным характарам галіны, і паўправадніковым кампаніям цяжка прытрымлівацца гэтага правіла. Як паказана на малюнку, большасць вытворцаў крамянёвай пласціны прызналі ўплыў гэтай змены і амаль утрая павялічылі свае агульныя штоквартальныя капітальныя выдаткі за апошнія некалькі кварталаў. Нягледзячы на складаныя рынкавыя ўмовы, гэта ўсё яшчэ так. Што яшчэ больш цікава, гэта тое, што гэтая тэндэнцыя працягваецца даўно. Кампаніямі крэмнію ваферы пашанцавала альбо ведаюць тое, чаго не робяць іншыя. Сярэдняя ланцужок паставак паўправаднікоў - гэта машына часу, якая можа прадказаць будучыню. Ваша будучыня можа быць чужое мінулае. Хоць мы не заўсёды атрымліваем адказы, у нас амаль заўсёды варта пытанні.
Час паведамлення: 17 чэрвеня-2010