Branchennews: GPU dréit d'Nofro fir Siliziumwaferen erop

Silizium ass dat zweet heefegst Material op der Äerd, no Sauerstoff, an dat siwent heefegst Material am Universum. Silizium ass e Hallefleeder, dat heescht, et huet elektresch Eegeschafte tëscht Leeder (wéi Koffer) an Isolatoren (wéi Glas). Eng kleng Quantitéit u frieme Atomer an der Siliziumstruktur kann säi Verhale fundamental änneren, dofir muss d'Reinheet vu Hallefleeder-Silizium erstaunlech héich sinn. Déi akzeptabel Mindestreinheet fir elektronesch Silizium ass 99,999999%.

Dëst bedeit, datt nëmmen een net-Siliziumatom fir all zéng Milliarden Atomer erlaabt ass. Gutt Drénkwaasser erlaabt 40 Millioune Net-Waassermoleküle, wat 50 Millioune Mol manner reng ass wéi Silizium a Hallefleederqualitéit.

Hiersteller vu blanne Siliziumwafer mussen héichreine Silizium a perfekt Eenzelkristallstrukturen ëmwandelen. Dëst gëtt gemaach andeems een Eenzelmammekristall bei der entspriechender Temperatur an de geschmollte Silizium agefouert gëtt. Soubal nei Duechterkristaller ronderëm de Mammekristall wuessen, entsteet lues a lues de Siliziumbarr aus dem geschmollte Silizium. De Prozess ass lues a kann eng Woch daueren. De fäerdege Siliziumbarr weit ongeféier 100 Kilogramm a kann iwwer 3.000 Wafere produzéieren.

D'Wafere ginn a ganz feine Scheiwen geschnidden. D'Prezisioun vun den Silizium-Schneidinstrumenter ass ganz héich, an d'Betreiber mussen dauernd iwwerwaacht ginn, soss fänken se un, d'Tools ze benotzen, fir domm Saachen mat hiren Hoer ze maachen. Déi kuerz Aféierung an d'Produktioun vu Siliziumwaferen ass ze vereinfacht a gëtt de Bäitrag vun de Genies net vollstänneg unerkannt; awer et gëtt gehofft, datt et en Hannergrond fir e méi déift Verständnis vum Siliziumwafergeschäft bitt.

D'Offer- an d'Nofroverhältnis vu Siliziumwafers

De Maart fir Siliziumwafer gëtt vu véier Firmen dominéiert. Laang Zäit war de Maart an engem delikate Gläichgewiicht tëscht Offer an Nofro.
De Réckgang vun den Hallefleederverkaf am Joer 2023 huet de Maart an engem Zoustand vun Iwwerangebot gefouert, wouduerch d'intern an extern Lagerbestänn vun de Chiphersteller héich sinn. Dëst ass awer nëmmen eng temporär Situatioun. Wann de Maart sech erhëlt, wäert d'Industrie geschwënn un d'Grenz vun der Kapazitéit zréckkommen a muss déi zousätzlech Nofro gerecht ginn, déi duerch d'KI-Revolutioun mat sech bruecht gëtt. Den Iwwergank vun der traditioneller CPU-baséierter Architektur zum beschleunegten Rechenbereich wäert en Impakt op déi ganz Industrie hunn, well dëst kéint en Impakt op déi niddregwäerteg Segmenter vun der Hallefleederindustrie hunn.

GPU-Architekturen (Graphics Processing Unit) erfuerderen méi Siliziumfläch

Well d'Nofro no Leeschtung eropgeet, mussen d'GPU-Hiersteller verschidde Designbeschränkungen iwwerwannen, fir eng méi héich Leeschtung vu GPUs z'erreechen. Natierlech ass d'Gréisserung vum Chip ee Wee fir eng méi héich Leeschtung z'erreechen, well Elektronen net gär laang Distanzen tëscht verschiddene Chips reesen, wat d'Leeschtung limitéiert. Wéi och ëmmer, et gëtt eng praktesch Limitatioun fir de Chip ze vergréisseren, bekannt als "Retina-Limit".

D'Lithographielimit bezitt sech op déi maximal Gréisst vun engem Chip, deen an engem eenzege Schrëtt an enger Lithographiemaschinn, déi an der Hallefleederproduktioun benotzt gëtt, beliicht ka ginn. Dës Limitatioun gëtt duerch déi maximal Magnéitfeldgréisst vun der Lithographieausrüstung bestëmmt, besonnesch de Stepper oder Scanner, deen am Lithographieprozess benotzt gëtt. Fir déi neist Technologie läit d'Maskelimit normalerweis bei ongeféier 858 Quadratmillimeter. Dës Gréisstlimitatioun ass ganz wichteg, well se déi maximal Fläch bestëmmt, déi op der Wafer an enger eenzeger Beliichtung gemustert ka ginn. Wann d'Wafer méi grouss ass wéi dës Limit, sinn méi Beliichtunge néideg fir d'Wafer komplett ze gemustert, wat fir d'Masseproduktioun wéinst der Komplexitéit an den Ausriichtungsproblemer onpraktesch ass. Den neie GB200 wäert dës Limitatioun iwwerwannen andeems hien zwee Chipsubstrater mat Partikelgréisstbeschränkungen an eng Siliziumzwëscheschicht kombinéiert, wouduerch e superpartikelbegrenzte Substrat entsteet, dat duebel sou grouss ass. Aner Leeschtungsbeschränkungen sinn d'Quantitéit vum Speicher an d'Distanz zu där Speicher (dh Speicherbandbreet). Nei GPU-Architekturen iwwerwannen dëst Problem andeems se gestapelte High-Bandwidth-Speicher (HBM) benotzen, deen op der selwechter Siliziumzwëscher mat zwee GPU-Chips installéiert ass. Aus enger Silizium-Siicht ass de Problem mat HBM, datt all Bit vun der Siliziumfläch duebel sou grouss ass wéi déi vum traditionellen DRAM, well déi parallel Interface fir eng héich Bandbreet erfuerderlech ass. HBM integréiert och e Logik-Kontrollchip an all Stack, wouduerch d'Siliziumfläch erhéicht gëtt. Eng grob Berechnung weist, datt d'Siliziumfläch, déi an der 2.5D GPU-Architektur benotzt gëtt, 2,5 bis 3 Mol sou grouss ass wéi déi vun der traditioneller 2.0D-Architektur. Wéi scho gesot, kéint d'Kapazitéit vu Siliziumwaferen, ausser si Gießereien op dës Ännerung virbereet.

Zukünfteg Kapazitéit vum Siliziumwafermaart

Dat éischt vun den dräi Gesetzer vun der Hallefleederproduktioun ass, datt am meeschte Sue investéiert musse ginn, wann am mannsten Sue verfügbar ass. Dëst ass wéinst dem zyklechen Charakter vun der Industrie, an Hallefleederfirmen hunn et schwéier, dëser Regel ze folgen. Wéi an der Figur gewisen, hunn déi meescht Siliziumwafer-Hiersteller den Impakt vun dëser Ännerung erkannt an hunn hir Gesamtquartalsinvestitiounen an de leschte Véierel bal verdreifacht. Trotz de schwierege Maartbedingungen ass dat ëmmer nach de Fall. Wat nach méi interessant ass, ass datt dësen Trend scho laang amgaang ass. Siliziumwafer-Firmen hunn d'Gléck oder wëssen eppes, wat anerer net wëssen. D'Halbleeder-Liwwerketten ass eng Zäitmaschinn, déi d'Zukunft viraussoen kann. Är Zukunft kéint d'Vergaangenheet vun engem aneren sinn. Wärend mir net ëmmer Äntwerten kréien, kréie mir bal ëmmer wäertvoll Froen.