ลึกเข้าไปในห่วงโซ่อุปทานนักมายากลบางคนเปลี่ยนทรายให้กลายเป็นแผ่นดิสก์คริสตัลซิลิกอนที่มีโครงสร้างเพชรที่สมบูรณ์แบบซึ่งจำเป็นต่อห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ที่เพิ่มมูลค่าของ "ทรายซิลิกอน" เกือบหนึ่งพันครั้ง แสงจาง ๆ ที่คุณเห็นบนชายหาดคือซิลิคอน ซิลิคอนเป็นคริสตัลที่ซับซ้อนที่มีความเปราะบางและโลหะเหมือนของแข็ง (คุณสมบัติโลหะและไม่ใช่โลหะ) ซิลิคอนมีอยู่ทั่วไป
ซิลิคอนเป็นวัสดุที่พบบ่อยที่สุดเป็นอันดับสองในโลกหลังจากออกซิเจนและวัสดุที่พบมากที่สุดอันดับเจ็ดในจักรวาล ซิลิคอนเป็นเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งหมายความว่ามีคุณสมบัติทางไฟฟ้าระหว่างตัวนำ (เช่นทองแดง) และฉนวน (เช่นแก้ว) อะตอมต่างประเทศจำนวนเล็กน้อยในโครงสร้างซิลิคอนสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมได้โดยพื้นฐานดังนั้นความบริสุทธิ์ของซิลิกอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์จะต้องสูงอย่างน่าอัศจรรย์ ความบริสุทธิ์ขั้นต่ำที่ยอมรับได้สำหรับซิลิกอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์คือ 99.999999%
ซึ่งหมายความว่าอนุญาตให้ใช้อะตอมที่ไม่ใช่ซิลิกอนเพียงหนึ่งอะตอมสำหรับอะตอมทุก ๆ หมื่นล้านอะตอม น้ำดื่มที่ดีช่วยให้โมเลกุลที่ไม่ใช่น้ำ 40 ล้านซึ่งบริสุทธิ์น้อยกว่าซิลิคอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์ 50 ล้านเท่า
ผู้ผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนว่างเปล่าจะต้องเปลี่ยนซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงให้เป็นโครงสร้างผลึกเดี่ยวที่สมบูรณ์แบบ สิ่งนี้ทำได้โดยการแนะนำคริสตัลแม่เดี่ยวให้กลายเป็นซิลิกอนหลอมเหลวที่อุณหภูมิที่เหมาะสม เมื่อคริสตัลลูกสาวคนใหม่เริ่มเติบโตรอบ ๆ คริสตัลแม่ซิลิคอนอินกอตจะค่อยๆเกิดจากซิลิคอนที่หลอมเหลว กระบวนการช้าและอาจใช้เวลาหนึ่งสัปดาห์ ซิลิคอนซิลิคอนที่เสร็จแล้วมีน้ำหนักประมาณ 100 กิโลกรัมและสามารถสร้างเวเฟอร์ได้มากกว่า 3,000 ครั้ง
เวเฟอร์ถูกตัดเป็นชิ้นบาง ๆ โดยใช้ลวดเพชรที่ละเอียดมาก ความแม่นยำของเครื่องมือตัดซิลิคอนนั้นสูงมากและผู้ประกอบการจะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องหรือพวกเขาจะเริ่มใช้เครื่องมือในการทำสิ่งที่โง่กับเส้นผมของพวกเขา การแนะนำสั้น ๆ เกี่ยวกับการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนนั้นง่ายเกินไปและไม่ได้ให้เครดิตกับการมีส่วนร่วมของอัจฉริยะอย่างเต็มที่ แต่หวังว่าจะให้พื้นหลังสำหรับความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นของธุรกิจเวเฟอร์ซิลิคอน
ความสัมพันธ์ระหว่างอุปสงค์และอุปทานของเวเฟอร์ซิลิคอน
ตลาดเวเฟอร์ซิลิคอนถูกครอบงำโดย บริษัท สี่แห่ง เป็นเวลานานตลาดมีความสมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทาน
การลดลงของยอดขายเซมิคอนดักเตอร์ในปี 2566 ทำให้ตลาดอยู่ในสถานะของการจัดหาเกินจำนวนทำให้สินค้าคงเหลือภายในและภายนอกของผู้ผลิตชิปสูง อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงสถานการณ์ชั่วคราว เมื่อตลาดฟื้นตัวอุตสาหกรรมจะกลับไปสู่ความสามารถในไม่ช้าและจะต้องตอบสนองความต้องการเพิ่มเติมที่เกิดจากการปฏิวัติ AI การเปลี่ยนจากสถาปัตยกรรมที่ใช้ CPU แบบดั้งเดิมเป็นการเร่งความเร็วการคำนวณจะส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรมทั้งหมดเนื่องจากสิ่งนี้อาจส่งผลกระทบต่อกลุ่มที่มีมูลค่าต่ำของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
สถาปัตยกรรมหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) ต้องการพื้นที่ซิลิคอนมากขึ้น
เมื่อความต้องการเพิ่มประสิทธิภาพผู้ผลิต GPU จะต้องเอาชนะข้อ จำกัด การออกแบบบางอย่างเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นจาก GPU เห็นได้ชัดว่าการทำให้ชิปมีขนาดใหญ่ขึ้นเป็นวิธีหนึ่งในการบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอนไม่ชอบที่จะเดินทางไกลระหว่างชิปต่าง ๆ ซึ่ง จำกัด ประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติในการทำให้ชิปใหญ่ขึ้นเรียกว่า "ขีด จำกัด ของเรตินา"
ขีด จำกัด การพิมพ์หินหมายถึงขนาดสูงสุดของชิปที่สามารถสัมผัสได้ในขั้นตอนเดียวในเครื่อง lithography ที่ใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ข้อ จำกัด นี้ถูกกำหนดโดยขนาดสนามแม่เหล็กสูงสุดของอุปกรณ์พิมพ์หินโดยเฉพาะอย่างยิ่งสเต็ปเปอร์หรือสแกนเนอร์ที่ใช้ในกระบวนการพิมพ์หิน สำหรับเทคโนโลยีล่าสุดขีด จำกัด หน้ากากมักจะอยู่ที่ประมาณ 858 ตารางมิลลิเมตร ข้อ จำกัด ขนาดนี้มีความสำคัญมากเนื่องจากกำหนดพื้นที่สูงสุดที่สามารถลวดลายบนเวเฟอร์ในการเปิดรับแสงเพียงครั้งเดียว หากเวเฟอร์มีขนาดใหญ่กว่าขีด จำกัด นี้จะต้องมีการเปิดรับแสงหลายครั้งเพื่อลวดลายเวเฟอร์อย่างเต็มที่ซึ่งไม่สามารถทำได้สำหรับการผลิตจำนวนมากเนื่องจากความซับซ้อนและความท้าทายในการจัดตำแหน่ง GB200 ใหม่จะเอาชนะข้อ จำกัด นี้โดยการรวมพื้นผิวชิปสองตัวเข้ากับข้อ จำกัด ขนาดอนุภาคลงใน silicon interlayer ซึ่งเป็นพื้นผิวที่ จำกัด เฉพาะอนุภาคที่มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่า ข้อ จำกัด ด้านประสิทธิภาพอื่น ๆ คือจำนวนหน่วยความจำและระยะทางไปยังหน่วยความจำนั้น (เช่นแบนด์วิดท์หน่วยความจำ) สถาปัตยกรรม GPU ใหม่เอาชนะปัญหานี้ได้โดยใช้หน่วยความจำแบนด์วิดธ์สูงแบบเรียงซ้อน (HBM) ที่ติดตั้งบนอินเตอร์โพสเซอร์ซิลิกอนเดียวกันกับชิป GPU สองตัว จากมุมมองของซิลิคอนปัญหาของ HBM คือพื้นที่ซิลิคอนแต่ละบิตนั้นเป็นสองเท่าของ DRAM แบบดั้งเดิมเนื่องจากอินเทอร์เฟซที่มีขนานสูงที่จำเป็นสำหรับแบนด์วิดท์สูง HBM ยังรวมชิปควบคุมลอจิกเข้ากับแต่ละสแต็กเพิ่มพื้นที่ซิลิคอน การคำนวณแบบหยาบแสดงให้เห็นว่าพื้นที่ซิลิคอนที่ใช้ในสถาปัตยกรรม GPU 2.5D คือ 2.5 ถึง 3 เท่าของสถาปัตยกรรม 2.0D แบบดั้งเดิม ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้เว้นแต่ บริษัท โรงหล่อจะเตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงนี้ความสามารถของเวเฟอร์ซิลิคอนอาจจะแน่นมากอีกครั้ง
กำลังการผลิตในอนาคตของตลาดเวเฟอร์ซิลิคอน
กฎหมายแรกในสามของกฎหมายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์คือเงินส่วนใหญ่จะต้องลงทุนเมื่อมีเงินน้อยที่สุด นี่เป็นเพราะลักษณะวัฏจักรของอุตสาหกรรมและ บริษัท เซมิคอนดักเตอร์มีเวลายากตามกฎนี้ ดังที่แสดงในรูปที่ผู้ผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนส่วนใหญ่ได้รับการยอมรับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงนี้และเกือบสามเท่าของค่าใช้จ่ายเงินทุนรายไตรมาสทั้งหมดของพวกเขาในช่วงไม่กี่ไตรมาสที่ผ่านมา แม้จะมีสภาวะตลาดที่ยากลำบาก แต่ก็ยังเป็นกรณี สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่าคือแนวโน้มนี้เกิดขึ้นมานานแล้ว บริษัท เวเฟอร์ซิลิคอนโชคดีหรือรู้บางสิ่งที่คนอื่นไม่ทำ ซัพพลายเชนเซมิคอนดักเตอร์เป็นเครื่องไทม์แมชชีนที่สามารถทำนายอนาคตได้ อนาคตของคุณอาจเป็นอดีตของคนอื่น ในขณะที่เราไม่ได้รับคำตอบเสมอเรามักจะได้รับคำถามที่คุ้มค่า
เวลาโพสต์: Jun-17-2024