Fil-fond tal-katina tal-provvista, xi maġi jibdlu r-ramel f'diski perfetti tal-kristall tas-silikon strutturati b'djamanti, li huma essenzjali għall-katina tal-provvista kollha tas-semikondutturi. Huma parti mill-katina tal-provvista tas-semikondutturi li żżid il-valur tar-"ramel tas-silikon" bi kważi elf darba. Id-dija ħafifa li tara fuq il-bajja hija silikon. Is-silikon huwa kristall kumpless bi fraġilità u metall solidu (proprjetajiet metalliċi u mhux metalliċi). Is-silikon jinsab kullimkien.
Is-silikon huwa t-tieni l-aktar materjal komuni fid-Dinja, wara l-ossiġnu, u s-seba' l-aktar materjal komuni fl-univers. Is-silikon huwa semikonduttur, jiġifieri għandu proprjetajiet elettriċi bejn kondutturi (bħar-ram) u iżolaturi (bħall-ħġieġ). Ammont żgħir ta' atomi barranin fl-istruttura tas-silikon jista' jbiddel fundamentalment l-imġieba tiegħu, għalhekk il-purità tas-silikon ta' grad semikonduttur trid tkun għolja b'mod sorprendenti. Il-purità minima aċċettabbli għas-silikon ta' grad elettroniku hija ta' 99.999999%.
Dan ifisser li atomu wieħed biss mhux tas-silikon huwa permess għal kull għaxar biljun atomu. Ilma tajjeb għax-xorb jippermetti 40 miljun molekula mhux tal-ilma, li huwa 50 miljun darba inqas pur mis-silikon ta' grad semikonduttur.
Il-manifatturi tal-wejfers tas-silikon vojta jridu jikkonvertu silikon ta’ purità għolja fi strutturi perfetti ta’ kristall wieħed. Dan isir billi jiġi introdott kristall omm wieħed fis-silikon imdewweb fit-temperatura xierqa. Hekk kif kristalli ġodda jibdew jikbru madwar il-kristall omm, l-ingott tas-silikon jifforma bil-mod mis-silikon imdewweb. Il-proċess huwa bil-mod u jista’ jieħu ġimgħa. L-ingott tas-silikon lest jiżen madwar 100 kilogramma u jista’ jagħmel aktar minn 3,000 wejfer.
Il-wejfers jinqatgħu f'biċċiet irqaq bl-użu ta' wajer tad-djamanti fin ħafna. Il-preċiżjoni tal-għodod tat-tqattigħ tas-silikon hija għolja ħafna, u l-operaturi jridu jiġu mmonitorjati kontinwament, inkella jibdew jużaw l-għodod biex jagħmlu affarijiet boloh lil xagħarhom. L-introduzzjoni qasira għall-produzzjoni tal-wejfers tas-silikon hija simplifikata wisq u ma tagħtix kreditu sħiħ lill-kontribuzzjonijiet tal-ġenji; iżda huwa ttamat li tipprovdi sfond għal fehim aktar profond tan-negozju tal-wejfers tas-silikon.
Ir-relazzjoni bejn il-provvista u d-domanda tal-wejfers tas-silikon
Is-suq tal-wejfers tas-silikon huwa ddominat minn erba' kumpaniji. Għal żmien twil, is-suq kien f'bilanċ delikat bejn il-provvista u d-domanda.
It-tnaqqis fil-bejgħ tas-semikondutturi fl-2023 wassal biex is-suq ikun fi stat ta’ provvista żejda, u dan ikkawża li l-inventarji interni u esterni tal-manifatturi taċ-ċipep ikunu għoljin. Madankollu, din hija biss sitwazzjoni temporanja. Hekk kif is-suq jirkupra, l-industrija dalwaqt se terġa’ lura għat-tarf tal-kapaċità u trid tissodisfa d-domanda addizzjonali li ġabet magħha r-rivoluzzjoni tal-AI. It-tranżizzjoni mill-arkitettura tradizzjonali bbażata fuq is-CPU għall-komputazzjoni aċċellerata se jkollha impatt fuq l-industrija kollha, peress li Madankollu, dan jista’ jkollu impatt fuq is-segmenti ta’ valur baxx tal-industrija tas-semikondutturi.
L-arkitetturi tal-Unità tal-Ipproċessar tal-Grafika (GPU) jeħtieġu aktar erja tas-silikon
Hekk kif tiżdied id-domanda għall-prestazzjoni, il-manifatturi tal-GPUs iridu jegħlbu xi limitazzjonijiet tad-disinn biex jiksbu prestazzjoni ogħla mill-GPUs. Ovvjament, li ċ-ċippa ssir akbar huwa mod wieħed kif tinkiseb prestazzjoni ogħla, peress li l-elettroni ma jħobbux jivvjaġġaw distanzi twal bejn ċipep differenti, u dan jillimita l-prestazzjoni. Madankollu, hemm limitazzjoni prattika biex iċ-ċippa ssir akbar, magħrufa bħala l-"limitu tar-retina".
Il-limitu tal-litografija jirreferi għad-daqs massimu ta' ċippa li tista' tiġi esposta f'pass wieħed f'magna tal-litografija użata fil-manifattura tas-semikondutturi. Din il-limitazzjoni hija determinata mid-daqs massimu tal-kamp manjetiku tat-tagħmir tal-litografija, speċjalment l-istepper jew l-iskaner użat fil-proċess tal-litografija. Għall-aħħar teknoloġija, il-limitu tal-maskra ġeneralment ikun madwar 858 millimetru kwadru. Din il-limitazzjoni tad-daqs hija importanti ħafna għaliex tiddetermina l-erja massima li tista' tiġi mmudellata fuq il-wejfer f'espożizzjoni waħda. Jekk il-wejfer ikun akbar minn dan il-limitu, ikunu meħtieġa espożizzjonijiet multipli biex il-wejfer jiġi mmudellat kompletament, li mhux prattiku għall-produzzjoni tal-massa minħabba l-kumplessità u l-isfidi tal-allinjament. Il-GB200 il-ġdid se jegħleb din il-limitazzjoni billi jgħaqqad żewġ sottostrati taċ-ċippa b'limitazzjonijiet tad-daqs tal-partiċelli f'saff intermedju tas-silikon, u jifforma sottostrat super-limitat mill-partiċelli li huwa d-doppju akbar. Limitazzjonijiet oħra tal-prestazzjoni huma l-ammont ta' memorja u d-distanza għal dik il-memorja (jiġifieri l-bandwidth tal-memorja). Arkitetturi ġodda tal-GPU jegħlbu din il-problema billi jużaw memorja b'bandwidth għoli f'munzelli (HBM) li hija installata fuq l-istess interposer tas-silikon b'żewġ ċipep tal-GPU. Mill-perspettiva tas-silikon, il-problema bl-HBM hija li kull bit taż-żona tas-silikon hija d-doppju ta' dik tad-DRAM tradizzjonali minħabba l-interfaċċja parallela għolja meħtieġa għal bandwidth għolja. L-HBM tintegra wkoll ċippa ta' kontroll loġiku f'kull munzell, u b'hekk iżżid iż-żona tas-silikon. Kalkolu approssimattiv juri li ż-żona tas-silikon użata fl-arkitettura tal-GPU 2.5D hija minn 2.5 sa 3 darbiet dik tal-arkitettura tradizzjonali 2.0D. Kif imsemmi qabel, sakemm il-kumpaniji tal-funderija ma jkunux ippreparati għal din il-bidla, il-kapaċità tal-wejfer tas-silikon tista' terġa' ssir limitata ħafna.
Il-kapaċità futura tas-suq tal-wejfers tas-silikon
L-ewwel mit-tliet liġijiet tal-manifattura tas-semikondutturi hija li l-aktar flus jeħtieġ li jiġu investiti meta l-inqas ammont ta’ flus ikun disponibbli. Dan minħabba n-natura ċiklika tal-industrija, u l-kumpaniji tas-semikondutturi jsibuha diffiċli biex isegwu din ir-regola. Kif muri fil-figura, il-biċċa l-kbira tal-manifatturi tal-wejfers tas-silikon irrikonoxxew l-impatt ta’ din il-bidla u kważi ttriplikaw l-infiq kapitali trimestrali totali tagħhom fl-aħħar ftit kwarti. Minkejja l-kundizzjonijiet diffiċli tas-suq, dan għadu l-każ. Dak li hu saħansitra aktar interessanti huwa li din ix-xejra ilha għaddejja għal żmien twil. Il-kumpaniji tal-wejfers tas-silikon huma xxurtjati jew jafu xi ħaġa li oħrajn ma jafux. Il-katina tal-provvista tas-semikondutturi hija magna taż-żmien li tista’ tbassar il-futur. Il-futur tiegħek jista’ jkun il-passat ta’ xi ħadd ieħor. Filwaqt li mhux dejjem niksbu tweġibiet, kważi dejjem niksbu mistoqsijiet siewja.
Ħin tal-posta: 17 ta' Ġunju 2024