Ta'minot zanjirining tubida ba'zi sehrgarlar qumni butun yarimo'tkazgich ta'minot zanjiri uchun zarur bo'lgan mukammal olmos tuzilishli kremniy kristall disklariga aylantiradilar. Ular "kremniy qumi" qiymatini deyarli ming baravar oshiradigan yarimo'tkazgich ta'minot zanjirining bir qismidir. Plyajda ko'radigan xira nur kremniydir. Kremniy mo'rtlik va qattiq metallga o'xshash (metall va metall bo'lmagan xususiyatlarga ega) murakkab kristalldir. Kremniy hamma joyda mavjud.
Kremniy Yer yuzida kisloroddan keyin ikkinchi eng keng tarqalgan material va koinotdagi yettinchi eng keng tarqalgan materialdir. Kremniy yarimo'tkazgich bo'lib, u o'tkazgichlar (mis kabi) va izolyatorlar (shisha kabi) o'rtasida elektr xususiyatlariga ega. Kremniy tuzilishidagi oz miqdordagi begona atomlar uning xatti-harakatlarini tubdan o'zgartirishi mumkin, shuning uchun yarimo'tkazgichli kremniyning sofligi hayratlanarli darajada yuqori bo'lishi kerak. Elektron darajadagi kremniy uchun maqbul minimal soflik 99,999999% ni tashkil qiladi.
Bu shuni anglatadiki, har o'n milliard atom uchun faqat bitta kremniy bo'lmagan atomga ruxsat beriladi. Yaxshi ichimlik suvi 40 million suv bo'lmagan molekulani saqlashga imkon beradi, bu yarimo'tkazgichli kremniyga qaraganda 50 million marta kamroq soflikdir.
Bo'sh kremniy plastinka ishlab chiqaruvchilari yuqori toza kremniyni mukammal monokristalli tuzilmalarga aylantirishlari kerak. Bu eritilgan kremniyga mos haroratda bitta ona kristallini kiritish orqali amalga oshiriladi. Ona kristalli atrofida yangi qiz kristallar o'sishni boshlaganda, eritilgan kremniydan kremniy quymasi asta-sekin hosil bo'ladi. Jarayon sekin va bir hafta davom etishi mumkin. Tayyor kremniy quymasi taxminan 100 kilogramm og'irlikda va 3000 dan ortiq plastinka yasashi mumkin.
Plitalar juda nozik olmos sim yordamida yupqa bo'laklarga kesiladi. Silikon kesish asboblarining aniqligi juda yuqori va operatorlar doimiy ravishda kuzatib borilishi kerak, aks holda ular sochlariga bema'ni ishlar qilish uchun asboblardan foydalanishni boshlaydilar. Silikon plitalar ishlab chiqarishga qisqacha kirish juda soddalashtirilgan va daholarning hissalarini to'liq hisobga olmaydi; ammo u silikon plitalar biznesini chuqurroq tushunish uchun zamin yaratishga umid qilmoqda.
Silikon plitalarining talab va taklif o'rtasidagi bog'liqlik
Kremniy plastinka bozorida to'rtta kompaniya ustunlik qiladi. Uzoq vaqt davomida bozor talab va taklif o'rtasida nozik muvozanatda bo'lib kelgan.
2023-yilda yarimo'tkazgichlar savdosining pasayishi bozorni ortiqcha taklif holatiga keltirdi, bu esa chip ishlab chiqaruvchilarning ichki va tashqi zaxiralarining yuqori bo'lishiga olib keldi. Biroq, bu vaqtinchalik holat. Bozor tiklanishi bilan sanoat tez orada quvvat chegarasiga qaytadi va sun'iy intellekt inqilobi keltirib chiqargan qo'shimcha talabni qondirishi kerak. An'anaviy protsessorga asoslangan arxitekturadan tezlashtirilgan hisoblashga o'tish butun sanoatga ta'sir qiladi, chunki Biroq, bu yarimo'tkazgichlar sanoatining past qiymatli segmentlariga ta'sir qilishi mumkin.
Grafik ishlov berish birligi (GPU) arxitekturalari ko'proq kremniy maydonini talab qiladi
Ishlash qobiliyatiga talab ortib borishi bilan, GPU ishlab chiqaruvchilari GPUlardan yuqori ishlashga erishish uchun ba'zi dizayn cheklovlarini yengib o'tishlari kerak. Shubhasiz, chipni kattalashtirish yuqori ishlashga erishishning bir usuli hisoblanadi, chunki elektronlar turli chiplar orasida uzoq masofani bosib o'tishni yoqtirmaydi, bu esa ishlashni cheklaydi. Biroq, chipni kattalashtirishning amaliy cheklovi mavjud, bu "retina chegarasi" deb nomlanadi.
Litografiya chegarasi yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda ishlatiladigan litografiya mashinasida bir bosqichda ta'sirlanishi mumkin bo'lgan chipning maksimal hajmini anglatadi. Bu cheklov litografiya uskunasining, ayniqsa litografiya jarayonida ishlatiladigan stepper yoki skanerning maksimal magnit maydoni hajmi bilan belgilanadi. Eng so'nggi texnologiyalar uchun niqob chegarasi odatda 858 kvadrat millimetr atrofida. Bu o'lcham cheklovi juda muhim, chunki u bitta ekspozitsiyada plastinkaga naqsh solish mumkin bo'lgan maksimal maydonni belgilaydi. Agar plastinka bu chegaradan kattaroq bo'lsa, plastinkani to'liq naqshlash uchun bir nechta ekspozitsiyalar kerak bo'ladi, bu esa murakkablik va hizalash muammolari tufayli ommaviy ishlab chiqarish uchun amaliy emas. Yangi GB200 zarrachalar hajmi cheklovlari bo'lgan ikkita chip substratini kremniy qatlamiga birlashtirish orqali bu cheklovni yengib o'tadi va ikki baravar katta bo'lgan super zarrachalar bilan cheklangan substratni hosil qiladi. Boshqa ishlash cheklovlari xotira hajmi va ushbu xotiragacha bo'lgan masofa (ya'ni xotira o'tkazuvchanligi). Yangi GPU arxitekturalari bu muammoni ikkita GPU chipi bilan bir xil kremniy interpozeriga o'rnatilgan yuqori o'tkazuvchanlikli xotira (HBM) yordamida yengib chiqadi. Kremniy nuqtai nazaridan, HBM bilan bog'liq muammo shundaki, yuqori o'tkazish qobiliyati uchun zarur bo'lgan yuqori parallel interfeys tufayli kremniy maydonining har bir biti an'anaviy DRAM maydonidan ikki baravar ko'p. HBM shuningdek, har bir stekka mantiqiy boshqaruv chipini birlashtiradi va kremniy maydonini oshiradi. Taxminiy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, 2.5D GPU arxitekturasida ishlatiladigan kremniy maydoni an'anaviy 2.0D arxitekturasiga qaraganda 2,5 dan 3 baravargacha katta. Avval aytib o'tilganidek, agar quyish kompaniyalari bu o'zgarishga tayyor bo'lmasa, kremniy plastinka sig'imi yana juda qisqarib ketishi mumkin.
Silikon gofret bozorining kelajakdagi imkoniyatlari
Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishning uchta qonunidan birinchisi shundaki, eng kam mablag' mavjud bo'lganda eng ko'p pul sarflash kerak bo'ladi. Bu sanoatning tsiklik tabiati bilan bog'liq va yarimo'tkazgich kompaniyalari bu qoidaga amal qilishda qiynalishadi. Rasmda ko'rsatilganidek, kremniy plastinka ishlab chiqaruvchilarining aksariyati bu o'zgarishning ta'sirini tan olishdi va so'nggi bir necha chorakda umumiy choraklik kapital xarajatlarini deyarli uch baravar oshirishdi. Qiyin bozor sharoitlariga qaramay, bu hali ham shunday. Bundan ham qiziqroq tomoni shundaki, bu tendentsiya uzoq vaqtdan beri davom etmoqda. Kremniy plastinka kompaniyalari omadli yoki boshqalar bilmaydigan narsani bilishadi. Yarimo'tkazgichlar ta'minot zanjiri kelajakni bashorat qila oladigan vaqt mashinasidir. Sizning kelajagingiz boshqa birovning o'tmishi bo'lishi mumkin. Biz har doim ham javob ololmasak ham, deyarli har doim foydali savollarga javob olamiz.
Nashr vaqti: 2024-yil 17-iyun