పరిశ్రమ వార్తలు: GPU సిలికాన్ పొరల కోసం డిమాండ్‌ను పెంచుతుంది

ఆక్సిజన్ తర్వాత భూమిపై సిలికాన్ రెండవ అత్యంత సాధారణ పదార్థం మరియు విశ్వంలో ఏడవ అత్యంత సాధారణ పదార్థం.సిలికాన్ ఒక సెమీకండక్టర్, అంటే ఇది కండక్టర్లు (రాగి వంటివి) మరియు ఇన్సులేటర్లు (గ్లాస్ వంటివి) మధ్య విద్యుత్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.సిలికాన్ నిర్మాణంలో ఉన్న కొద్ది మొత్తంలో విదేశీ అణువులు దాని ప్రవర్తనను ప్రాథమికంగా మార్చగలవు, కాబట్టి సెమీకండక్టర్-గ్రేడ్ సిలికాన్ యొక్క స్వచ్ఛత ఆశ్చర్యకరంగా ఎక్కువగా ఉండాలి.ఎలక్ట్రానిక్-గ్రేడ్ సిలికాన్ కోసం ఆమోదయోగ్యమైన కనీస స్వచ్ఛత 99.999999%.

అంటే ప్రతి పది బిలియన్ పరమాణువులకు ఒక సిలికాన్ కాని పరమాణువు మాత్రమే అనుమతించబడుతుంది.మంచి తాగునీరు 40 మిలియన్ నాన్-వాటర్ అణువులను అనుమతిస్తుంది, ఇది సెమీకండక్టర్-గ్రేడ్ సిలికాన్ కంటే 50 మిలియన్ రెట్లు తక్కువ స్వచ్ఛమైనది.

ఖాళీ సిలికాన్ పొర తయారీదారులు తప్పనిసరిగా అధిక-స్వచ్ఛత కలిగిన సిలికాన్‌ను ఖచ్చితమైన సింగిల్-క్రిస్టల్ నిర్మాణాలుగా మార్చాలి.తగిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద కరిగిన సిలికాన్‌లో ఒకే మదర్ క్రిస్టల్‌ను ప్రవేశపెట్టడం ద్వారా ఇది జరుగుతుంది.తల్లి క్రిస్టల్ చుట్టూ కొత్త కుమార్తె స్ఫటికాలు పెరగడం ప్రారంభించినప్పుడు, సిలికాన్ కడ్డీ నెమ్మదిగా కరిగిన సిలికాన్ నుండి ఏర్పడుతుంది.ప్రక్రియ నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు ఒక వారం పట్టవచ్చు.పూర్తి చేసిన సిలికాన్ కడ్డీ బరువు 100 కిలోగ్రాములు మరియు 3,000 కంటే ఎక్కువ పొరలను తయారు చేయగలదు.

పొరలను చాలా చక్కటి డైమండ్ వైర్ ఉపయోగించి సన్నని ముక్కలుగా కట్ చేస్తారు.సిలికాన్ కట్టింగ్ టూల్స్ యొక్క ఖచ్చితత్వం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఆపరేటర్లు నిరంతరం పర్యవేక్షించబడాలి లేదా వారు తమ జుట్టుకు వెర్రి పనులు చేయడానికి సాధనాలను ఉపయోగించడం ప్రారంభిస్తారు.సిలికాన్ పొరల ఉత్పత్తికి సంక్షిప్త పరిచయం చాలా సరళమైనది మరియు మేధావుల సహకారాన్ని పూర్తిగా క్రెడిట్ చేయదు;కానీ ఇది సిలికాన్ వేఫర్ వ్యాపారం గురించి లోతైన అవగాహన కోసం నేపథ్యాన్ని అందించాలని భావిస్తోంది.

సిలికాన్ పొరల సరఫరా మరియు డిమాండ్ సంబంధం

సిలికాన్ వేఫర్ మార్కెట్‌లో నాలుగు కంపెనీలు ఆధిపత్యం చెలాయిస్తున్నాయి.చాలా కాలంగా, మార్కెట్ సరఫరా మరియు డిమాండ్ మధ్య సున్నితమైన సమతుల్యతలో ఉంది.
2023లో సెమీకండక్టర్ అమ్మకాలు క్షీణించడం వలన మార్కెట్ అధిక సరఫరా స్థితిలో ఉంది, దీని వలన చిప్ తయారీదారుల అంతర్గత మరియు బాహ్య నిల్వలు ఎక్కువగా ఉన్నాయి.అయితే, ఇది తాత్కాలిక పరిస్థితి మాత్రమే.మార్కెట్ కోలుకోవడంతో, పరిశ్రమ త్వరలో సామర్థ్యపు అంచుకు తిరిగి వస్తుంది మరియు AI విప్లవం ద్వారా వచ్చిన అదనపు డిమాండ్‌ను తప్పక తీర్చాలి.సాంప్రదాయ CPU-ఆధారిత ఆర్కిటెక్చర్ నుండి యాక్సిలరేటెడ్ కంప్యూటింగ్‌కి మారడం మొత్తం పరిశ్రమపై ప్రభావం చూపుతుంది, అయినప్పటికీ, ఇది సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలోని తక్కువ-విలువ విభాగాలపై ప్రభావం చూపుతుంది.

గ్రాఫిక్స్ ప్రాసెసింగ్ యూనిట్ (GPU) ఆర్కిటెక్చర్‌లకు ఎక్కువ సిలికాన్ ప్రాంతం అవసరం

పనితీరు కోసం డిమాండ్ పెరిగేకొద్దీ, GPU తయారీదారులు GPUల నుండి అధిక పనితీరును సాధించడానికి కొన్ని డిజైన్ పరిమితులను అధిగమించాలి.సహజంగానే, చిప్‌ను పెద్దదిగా చేయడం అనేది అధిక పనితీరును సాధించడానికి ఒక మార్గం, ఎందుకంటే ఎలక్ట్రాన్‌లు వేర్వేరు చిప్‌ల మధ్య ఎక్కువ దూరం ప్రయాణించడానికి ఇష్టపడవు, ఇది పనితీరును పరిమితం చేస్తుంది.అయినప్పటికీ, చిప్‌ను పెద్దదిగా చేయడానికి ఆచరణాత్మక పరిమితి ఉంది, దీనిని "రెటీనా పరిమితి" అని పిలుస్తారు.

లితోగ్రఫీ పరిమితి అనేది సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఉపయోగించే లితోగ్రఫీ మెషీన్‌లో ఒకే దశలో బహిర్గతమయ్యే చిప్ గరిష్ట పరిమాణాన్ని సూచిస్తుంది.ఈ పరిమితి లితోగ్రఫీ పరికరాల గరిష్ట అయస్కాంత క్షేత్ర పరిమాణం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ముఖ్యంగా లితోగ్రఫీ ప్రక్రియలో ఉపయోగించే స్టెప్పర్ లేదా స్కానర్.తాజా సాంకేతికత కోసం, ముసుగు పరిమితి సాధారణంగా 858 చదరపు మిల్లీమీటర్లు.ఈ పరిమాణ పరిమితి చాలా ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఇది ఒకే ఎక్స్‌పోజర్‌లో పొరపై నమూనా చేయగల గరిష్ట ప్రాంతాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.పొర ఈ పరిమితి కంటే పెద్దదైతే, పొరను పూర్తిగా నమూనా చేయడానికి బహుళ ఎక్స్‌పోజర్‌లు అవసరమవుతాయి, సంక్లిష్టత మరియు అమరిక సవాళ్ల కారణంగా భారీ ఉత్పత్తికి ఇది అసాధ్యమైనది.కొత్త GB200 రెండు చిప్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లను పార్టికల్ సైజు పరిమితులతో కలిపి ఒక సిలికాన్ ఇంటర్‌లేయర్‌లో కలపడం ద్వారా ఈ పరిమితిని అధిగమిస్తుంది, ఇది రెండు రెట్లు పెద్దదైన సూపర్-పార్టికల్-పరిమిత సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.ఇతర పనితీరు పరిమితులు మెమరీ మొత్తం మరియు ఆ మెమరీకి దూరం (అంటే మెమరీ బ్యాండ్‌విడ్త్).కొత్త GPU ఆర్కిటెక్చర్‌లు రెండు GPU చిప్‌లతో ఒకే సిలికాన్ ఇంటర్‌పోజర్‌లో ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన స్టాక్డ్ హై-బ్యాండ్‌విడ్త్ మెమరీ (HBM)ని ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ సమస్యను అధిగమించాయి.సిలికాన్ దృక్కోణంలో, HBMతో సమస్య ఏమిటంటే, అధిక బ్యాండ్‌విడ్త్‌కు అవసరమైన అధిక-సమాంతర ఇంటర్‌ఫేస్ కారణంగా ప్రతి బిట్ సిలికాన్ ప్రాంతం సాంప్రదాయ DRAM కంటే రెండింతలు ఉంటుంది.HBM ప్రతి స్టాక్‌లో లాజిక్ కంట్రోల్ చిప్‌ను కూడా అనుసంధానిస్తుంది, సిలికాన్ ప్రాంతాన్ని పెంచుతుంది.2.5D GPU ఆర్కిటెక్చర్‌లో ఉపయోగించే సిలికాన్ ప్రాంతం సాంప్రదాయ 2.0D ఆర్కిటెక్చర్‌తో పోలిస్తే 2.5 నుండి 3 రెట్లు ఎక్కువ అని స్థూల గణన చూపిస్తుంది.ముందుగా చెప్పినట్లుగా, ఫౌండ్రీ కంపెనీలు ఈ మార్పుకు సిద్ధపడకపోతే, సిలికాన్ పొర సామర్థ్యం మళ్లీ చాలా గట్టిగా మారవచ్చు.

సిలికాన్ పొర మార్కెట్ యొక్క భవిష్యత్తు సామర్థ్యం

సెమీకండక్టర్ తయారీ యొక్క మూడు చట్టాలలో మొదటిది ఏమిటంటే, తక్కువ మొత్తంలో డబ్బు అందుబాటులో ఉన్నప్పుడు ఎక్కువ డబ్బు పెట్టుబడి పెట్టాలి.ఇది పరిశ్రమ యొక్క చక్రీయ స్వభావం కారణంగా ఉంది మరియు సెమీకండక్టర్ కంపెనీలు ఈ నియమాన్ని అనుసరించడం చాలా కష్టం.చిత్రంలో చూపినట్లుగా, చాలా మంది సిలికాన్ పొర తయారీదారులు ఈ మార్పు యొక్క ప్రభావాన్ని గుర్తించారు మరియు గత కొన్ని త్రైమాసికాల్లో వారి మొత్తం త్రైమాసిక మూలధన వ్యయాలను దాదాపు మూడు రెట్లు పెంచారు.క్లిష్ట మార్కెట్ పరిస్థితులు ఉన్నప్పటికీ, ఇది ఇప్పటికీ కేసు.ఇంకా ఆసక్తికరమైన విషయం ఏంటంటే.. ఈ ట్రెండ్ చాలా కాలంగా కొనసాగుతోంది.సిలికాన్ వేఫర్ కంపెనీలు అదృష్టవంతులు లేదా ఇతరులకు తెలియనివి తెలుసు.సెమీకండక్టర్ సరఫరా గొలుసు అనేది భవిష్యత్తును అంచనా వేయగల సమయ యంత్రం.మీ భవిష్యత్తు మరొకరి గతం కావచ్చు.మేము ఎల్లప్పుడూ సమాధానాలను పొందలేము, మేము దాదాపు ఎల్లప్పుడూ విలువైన ప్రశ్నలను పొందుతాము.