No fundo da cadeia de suprimentos, alguns mágicos transformam areia em discos de cristal de silício estruturados de diamante perfeitos, essenciais para toda a cadeia de suprimentos de semicondutores. Eles fazem parte da cadeia de suprimentos de semicondutores que aumenta o valor de "Silicon Sand" em quase mil vezes. O fraco brilho que você vê na praia é o silício. O silicone é um cristal complexo com fragilidade e metal do tipo sólido (propriedades metálicas e não metálicas). O silício está por toda parte.
O silício é o segundo material mais comum na Terra, após o oxigênio, e o sétimo material mais comum no universo. O silício é um semicondutor, o que significa que possui propriedades elétricas entre condutores (como cobre) e isoladores (como vidro). Uma pequena quantidade de átomos estrangeiros na estrutura do silício pode mudar fundamentalmente seu comportamento, portanto, a pureza do silício de grau de semicondutores deve ser surpreendentemente alto. A pureza mínima aceitável para o silício de nível eletrônico é de 99,9999999%.
Isso significa que apenas um átomo de não silício é permitido para cada dez bilhões de átomos. A boa água potável permite 40 milhões de moléculas não d'água, o que é 50 milhões de vezes menos puro que o silício de grau de semicondutores.
Os fabricantes em branco da bolacha de silício devem converter silício de alta pureza em estruturas perfeitas de cristal único. Isso é feito introduzindo um cristal de mãe solteira no silício derretido na temperatura apropriada. À medida que os novos cristais da filha começam a crescer ao redor da mãe cristal, o lingote do silício se forma lentamente do silício derretido. O processo é lento e pode levar uma semana. O lingote acabado de silício pesa cerca de 100 kg e pode fazer mais de 3.000 bolachas.
As bolachas são cortadas em fatias finas usando fio de diamante muito fino. A precisão das ferramentas de corte de silício é muito alta e os operadores devem ser constantemente monitorados, ou eles começarão a usar as ferramentas para fazer coisas tolas no cabelo. A breve introdução à produção de bolachas de silício é muito simplificada e não credita totalmente as contribuições dos gênios; Mas espera -se fornecer um pano de fundo para uma compreensão mais profunda dos negócios de wafer de silício.
A relação de oferta e demanda das bolachas de silício
O mercado de wafer de silício é dominado por quatro empresas. Durante muito tempo, o mercado está em um delicado equilíbrio entre oferta e demanda.
O declínio nas vendas de semicondutores em 2023 levou o mercado a estar em um estado de excesso de oferta, fazendo com que os inventários internos e externos dos fabricantes de chips sejam altos. No entanto, esta é apenas uma situação temporária. À medida que o mercado se recupera, o setor retornará em breve ao limite da capacidade e deve atender à demanda adicional provocada pela revolução da IA. A transição da arquitetura tradicional baseada na CPU para a computação acelerada terá um impacto em todo o setor, como no entanto, isso pode ter um impacto nos segmentos de baixo valor da indústria de semicondutores.
As arquiteturas da Unidade de Processamento Gráfico (GPU) requerem mais área de silício
À medida que a demanda por desempenho aumenta, os fabricantes de GPU devem superar algumas limitações de design para obter maior desempenho das GPUs. Obviamente, aumentar o chip é uma maneira de obter um desempenho mais alto, pois os elétrons não gostam de percorrer longas distâncias entre diferentes chips, o que limita o desempenho. No entanto, há uma limitação prática para aumentar o chip, conhecido como "limite de retina".
O limite de litografia refere -se ao tamanho máximo de um chip que pode ser exposto em uma única etapa em uma máquina de litografia usada na fabricação de semicondutores. Essa limitação é determinada pelo tamanho máximo do campo magnético do equipamento de litografia, especialmente o passo ou scanner usado no processo de litografia. Para a mais recente tecnologia, o limite de máscara geralmente é de cerca de 858 milímetros quadrados. Essa limitação de tamanho é muito importante porque determina a área máxima que pode ser padronizada na bolacha em uma única exposição. Se a bolacha for maior que esse limite, serão necessárias várias exposições para padronizar completamente a bolacha, o que é impraticável para a produção em massa devido à complexidade e desafios de alinhamento. O novo GB200 superará essa limitação, combinando dois substratos de chip com limitações de tamanho de partícula em um intercalador de silício, formando um substrato de super partícula limitado por duas vezes mais. Outras limitações de desempenho são a quantidade de memória e a distância dessa memória (ou seja, largura de banda de memória). Novas arquiteturas de GPU superam esse problema usando a memória de alta largura de banda empilhada (HBM) instalada no mesmo interpositor de silício com dois chips GPU. Do ponto de vista do silício, o problema com o HBM é que cada pedaço de área de silício é o dobro do DRAM tradicional devido à interface alta paralela necessária para alta largura de banda. O HBM também integra um chip de controle lógico em cada pilha, aumentando a área do silício. Um cálculo aproximado mostra que a área de silício usada na arquitetura GPU 2.5D é de 2,5 a 3 vezes a da arquitetura tradicional 2.0D. Como mencionado anteriormente, a menos que as empresas de fundição estejam preparadas para essa mudança, a capacidade de wafer de silício pode se tornar muito apertada novamente.
Capacidade futura do mercado de wafer de silício
A primeira das três leis da fabricação de semicondutores é que o maior número de dinheiro precisa ser investido quando a menor quantidade de dinheiro estiver disponível. Isso se deve à natureza cíclica do setor, e as empresas de semicondutores têm dificuldade em seguir essa regra. Conforme mostrado na figura, a maioria dos fabricantes de bolacha de silício reconheceu o impacto dessa mudança e quase triplicou suas despesas de capital trimestrais totais nos últimos trimestres. Apesar das difíceis condições do mercado, esse ainda é o caso. O que é ainda mais interessante é que essa tendência está acontecendo há muito tempo. As empresas de wafer de silício têm a sorte ou sabem algo que os outros não. A cadeia de suprimentos semicondutores é uma máquina do tempo que pode prever o futuro. Seu futuro pode ser o passado de outra pessoa. Embora nem sempre tenhamos respostas, quase sempre recebemos perguntas que valemos a pena.
Hora de postagem: Jun-17-2024