Təchizat zəncirinin dərinliyində bəzi sehrbazlar qumu bütün yarımkeçirici təchizat zənciri üçün vacib olan mükəmməl almaz quruluşlu silikon kristal disklərə çevirirlər. Onlar "silikon qumu"nun dəyərini təxminən min dəfə artıran yarımkeçirici təchizat zəncirinin bir hissəsidir. Çimərlikdə gördüyünüz zəif parıltı silikondur. Silikon kövrəkliyə və bərk metala bənzər (metal və qeyri-metal xüsusiyyətlərinə malik) mürəkkəb bir kristaldır. Silikon hər yerdədir.
Silikon Yer kürəsində oksigendən sonra ikinci ən çox yayılmış material və kainatda yeddinci ən çox yayılmış materialdır. Silikon yarımkeçiricidir, yəni keçiricilər (məsələn, mis) və izolyatorlar (məsələn, şüşə) arasında elektrik xüsusiyyətlərinə malikdir. Silikon strukturundakı az miqdarda yad atomlar onun davranışını kökündən dəyişdirə bilər, buna görə də yarımkeçirici dərəcəli silisiumun saflığı heyrətamiz dərəcədə yüksək olmalıdır. Elektron dərəcəli silisium üçün məqbul minimum saflıq 99.999999%-dir.
Bu o deməkdir ki, hər on milyard atom üçün yalnız bir qeyri-silikon atomuna icazə verilir. Keyfiyyətli içməli su 40 milyon qeyri-su molekuluna imkan verir ki, bu da yarımkeçirici dərəcəli silikondan 50 milyon dəfə az təmizdir.
Boş silikon lövhə istehsalçıları yüksək təmizlikli silikonu mükəmməl tək kristal strukturlara çevirməlidirlər. Bu, əridilmiş silikona uyğun temperaturda tək ana kristal daxil etməklə həyata keçirilir. Ana kristalın ətrafında yeni qız kristallar böyüməyə başladıqca, əridilmiş silikondan silikon külçəsi yavaş-yavaş əmələ gəlir. Proses yavaş gedir və bir həftə çəkə bilər. Hazır silikon külçəsi təxminən 100 kiloqram ağırlığındadır və 3000-dən çox lövhə düzəldə bilər.
Vaflilər çox incə almaz məftil istifadə edərək nazik dilimlərə kəsilir. Silikon kəsici alətlərin dəqiqliyi çox yüksəkdir və operatorlar daim izlənilməlidir, əks halda onlar saçlarına axmaq şeylər etmək üçün alətlərdən istifadə etməyə başlayacaqlar. Silikon vafli istehsalına qısa giriş çox sadələşdirilmişdir və dahilərin töhfələrini tam şəkildə qeyd etmir; lakin ümid edilir ki, bu, silikon vafli biznesini daha dərindən anlamaq üçün bir fon təmin edəcək.
Silikon lövhələrin tələb və təklif əlaqəsi
Silikon lövhə bazarında dörd şirkət üstünlük təşkil edir. Uzun müddətdir ki, bazar tələb və təklif arasında həssas bir tarazlıqda olub.
2023-cü ildə yarımkeçirici satışlarının azalması bazarın həddindən artıq təklif vəziyyətinə düşməsinə səbəb olub və bu da çip istehsalçılarının daxili və xarici ehtiyatlarının yüksək olmasına səbəb olub. Lakin bu, yalnız müvəqqəti bir vəziyyətdir. Bazar bərpa olunduqca, sənaye tezliklə tutum həddinə qayıdacaq və süni intellekt inqilabının yaratdığı əlavə tələbi ödəməlidir. Ənənəvi CPU əsaslı arxitekturadan sürətləndirilmiş hesablamaya keçid bütün sənayeyə təsir göstərəcək, çünki Lakin bu, yarımkeçirici sənayesinin aşağı dəyərli seqmentlərinə təsir göstərə bilər.
Qrafik Emal Bloku (GPU) arxitekturaları daha çox silikon sahəsi tələb edir
Performansa tələbat artdıqca, GPU istehsalçıları GPU-lardan daha yüksək performans əldə etmək üçün bəzi dizayn məhdudiyyətlərini aradan qaldırmalıdırlar. Aydındır ki, çipi daha böyük etmək daha yüksək performansa nail olmağın bir yoludur, çünki elektronlar müxtəlif çiplər arasında uzun məsafələr qət etməyi sevmirlər və bu da performansı məhdudlaşdırır. Bununla belə, çipi daha böyük etmək üçün "retina limiti" kimi tanınan praktik bir məhdudiyyət var.
Litoqrafiya limiti, yarımkeçirici istehsalında istifadə olunan litoqrafiya maşınında tək bir addımda məruz qala bilən çipin maksimum ölçüsünə aiddir. Bu məhdudiyyət, litoqrafiya avadanlığının, xüsusən də litoqrafiya prosesində istifadə olunan stepper və ya skanerin maksimum maqnit sahəsi ölçüsü ilə müəyyən edilir. Ən son texnologiya üçün maska limiti adətən 858 kvadrat millimetr civarındadır. Bu ölçü məhdudiyyəti çox vacibdir, çünki tək bir məruz qalmada lövhədə naxışlana bilən maksimum sahəni müəyyən edir. Əgər lövhə bu limitdən böyükdürsə, lövhəni tam şəkildə naxışlamaq üçün birdən çox məruz qalma tələb olunacaq ki, bu da mürəkkəblik və uyğunlaşdırma çətinliklərinə görə kütləvi istehsal üçün praktik deyil. Yeni GB200, hissəcik ölçüsü məhdudiyyətləri olan iki çip substratını silikon təbəqəsinə birləşdirərək iki dəfə böyük olan super hissəciklə məhdud substrat əmələ gətirərək bu məhdudiyyəti aradan qaldıracaq. Digər performans məhdudiyyətləri yaddaşın miqdarı və həmin yaddaşa olan məsafədir (yəni yaddaş bant genişliyi). Yeni GPU arxitekturaları, iki GPU çipi ilə eyni silikon interpozerə quraşdırılmış yığılmış yüksək bant genişliyindəki yaddaşdan (HBM) istifadə edərək bu problemi aradan qaldırır. Silikon baxımından, HBM-in problemi, yüksək bant genişliyi üçün tələb olunan yüksək paralel interfeys səbəbindən silikon sahəsinin hər bitinin ənənəvi DRAM-dan iki dəfə çox olmasıdır. HBM həmçinin hər yığına məntiqi idarəetmə çipi inteqrasiya edir və silikon sahəsini artırır. Təxmini hesablama göstərir ki, 2.5D GPU arxitekturasında istifadə olunan silikon sahəsi ənənəvi 2.0D arxitekturasından 2,5-3 dəfə çoxdur. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, tökmə şirkətləri bu dəyişikliyə hazır olmadıqları təqdirdə, silikon lövhə tutumu yenidən çox darala bilər.
Silikon lövhə bazarının gələcək tutumu
Yarımkeçirici istehsalının üç qanunundan birincisi, ən az pul mövcud olduqda ən çox pulun qoyulmasıdır. Bu, sənayenin dövri təbiəti ilə əlaqədardır və yarımkeçirici şirkətlər bu qaydaya əməl etməkdə çətinlik çəkirlər. Şəkildə göstərildiyi kimi, əksər silikon lövhə istehsalçıları bu dəyişikliyin təsirini qəbul ediblər və son bir neçə rübdə ümumi rüblük kapital xərclərini demək olar ki, üç dəfə artırıblar. Çətin bazar şərtlərinə baxmayaraq, bu, hələ də belədir. Daha da maraqlısı odur ki, bu tendensiya uzun müddətdir davam edir. Silikon lövhə şirkətləri şanslıdırlar və ya başqalarının bilmədiyi bir şeyi bilirlər. Yarımkeçirici təchizat zənciri gələcəyi proqnozlaşdıra bilən bir zaman maşınıdır. Gələcəyiniz başqasının keçmişi ola bilər. Həmişə cavab almasaq da, demək olar ki, həmişə dəyərli suallar alırıq.
Yazı vaxtı: 17 iyun 2024