공급망 내 깊은 곳에서 일부 마술사들은 모래를 완벽한 다이아몬드 구조적 실리콘 크리스탈 디스크로 바꾸어 전체 반도체 공급망에 필수적입니다. 그것들은 "실리콘 모래"의 값을 거의 천 번 증가시키는 반도체 공급망의 일부입니다. 해변에서 보는 희미한 빛은 실리콘입니다. 실리콘은 Brittleness 및 고체와 같은 금속 (금속 및 비금속 특성)을 갖는 복잡한 결정입니다. 실리콘은 어디에나 있습니다.
실리콘은 산소 이후 지구상에서 두 번째로 흔한 물질이며 우주에서 일곱 번째로 가장 흔한 물질입니다. 실리콘은 반도체이며, 이는 도체 (예 : 구리)와 절연체 (예 : 유리) 사이의 전기적 특성을 갖는다는 것을 의미합니다. 실리콘 구조의 소량의 외래 원자는 기본적으로 행동을 변화시킬 수 있으므로 반도체 급 실리콘의 순도는 놀랍게도 높아야합니다. 전자 급 실리콘의 허용 가능한 최소 순도는 99.99999%입니다.
이는 10 억 개의 원자마다 하나의 비 실리콘 원자 만 허용된다는 것을 의미합니다. 좋은 식수는 4 천만 명의 비수 분자를 허용하며, 이는 반도체 급 실리콘보다 5 천만 배 덜 순수합니다.
블랭크 실리콘 웨이퍼 제조업체는 고순도 실리콘을 완벽한 단축 구조로 전환해야합니다. 이것은 적절한 온도에서 단일 마더 크리스탈을 용융 실리콘에 도입하여 수행됩니다. 새로운 딸 결정이 어머니 결정 주위에서 자라기 시작함에 따라, 실리콘 잉곳은 녹은 실리콘에서 천천히 형성됩니다. 과정이 느리고 일주일이 걸릴 수 있습니다. 완성 된 실리콘 잉곳의 무게의 무게는 약 100 킬로그램이며 3,000 개가 넘는 웨이퍼를 만들 수 있습니다.
웨이퍼는 매우 미세한 다이아몬드 와이어를 사용하여 얇은 조각으로 절단됩니다. 실리콘 절단 도구의 정밀도는 매우 높으며 운영자는 지속적으로 모니터링해야합니다. 그렇지 않으면 도구를 사용하여 머리카락에 어리석은 일을하기 시작합니다. 실리콘 웨이퍼 생산에 대한 간단한 소개는 너무 단순화되어 천재의 기여를 완전히 인정하지 않습니다. 그러나 실리콘 웨이퍼 사업에 대한 더 깊은 이해를위한 배경을 제공하기를 희망합니다.
실리콘 웨이퍼의 공급 및 수요 관계
실리콘 웨이퍼 시장은 4 개의 회사가 지배하고 있습니다. 오랫동안 시장은 공급과 수요 사이의 섬세한 균형을 유지해 왔습니다.
2023 년 반도체 판매가 감소함에 따라 시장은 공급 과잉 상태로 이어져 칩 제조업체의 내부 및 외부 인벤토리가 높아졌습니다. 그러나 이것은 일시적인 상황 일뿐입니다. 시장이 회복됨에 따라 업계는 곧 용량의 우위로 돌아갈 것이며 AI 혁명이 제기 한 추가 수요를 충족시켜야합니다. 전통적인 CPU 기반 아키텍처에서 가속화 된 컴퓨팅으로의 전환은 전체 산업에 영향을 미칠 것입니다. 그러나 이것은 반도체 산업의 저가성 세그먼트에 영향을 줄 수 있으므로.
그래픽 처리 장치 (GPU) 아키텍처에는 더 많은 실리콘 영역이 필요합니다
성능에 대한 수요가 증가함에 따라 GPU 제조업체는 GPU에서 더 높은 성능을 달성하기 위해 일부 설계 제한을 극복해야합니다. 분명히, 칩을 더 크게 만드는 것은 전자가 다른 칩 사이에서 장거리 여행을 좋아하지 않으므로 성능을 제한하기 때문에 더 높은 성능을 달성하는 한 가지 방법입니다. 그러나 칩을 "망막 한계"로 알려진 칩을 더 크게 만드는 데 실질적인 제한이 있습니다.
리소그래피 한계는 반도체 제조에 사용되는 리소그래피 기계에서 단일 단계에서 노출 될 수있는 칩의 최대 크기를 나타냅니다. 이 제한은 리소그래피 장비의 최대 자기장 크기, 특히 리소그래피 과정에 사용되는 스테퍼 또는 스캐너에 의해 결정됩니다. 최신 기술의 경우 마스크 한계는 일반적으로 약 858 평방 밀리미터입니다. 이 크기 제한은 단일 노출로 웨이퍼에 패턴 화 될 수있는 최대 영역을 결정하기 때문에 매우 중요합니다. 웨이퍼 가이 한계보다 큰 경우, 웨이퍼를 완전히 패턴하기 위해서는 다중 노출이 필요하며, 이는 복잡성 및 정렬 문제로 인해 대량 생산에 실용적이지 않습니다. 새로운 GB200은 2 개의 칩 기판을 입자 크기 제한과 실리콘 인터레이어로 결합 하여이 제한을 극복 할 것입니다. 다른 성능 제한은 메모리의 양과 해당 메모리까지의 거리 (예 : 메모리 대역폭)입니다. 새로운 GPU 아키텍처는 2 개의 GPU 칩이있는 동일한 실리콘 개재물에 설치된 스택 된 고 대역폭 메모리 (HBM)를 사용 하여이 문제를 극복합니다. 실리콘 관점에서 볼 때, HBM의 문제는 높은 대역폭에 필요한 고속 평면 인터페이스로 인해 각 비트의 실리콘 영역이 전통적인 DRAM의 두 배라는 것입니다. HBM은 또한 논리 제어 칩을 각 스택에 통합하여 실리콘 영역을 증가시킵니다. 대략적인 계산에 따르면 2.5D GPU 아키텍처에 사용 된 실리콘 영역은 기존 2.0D 아키텍처의 2.5 ~ 3 배입니다. 앞에서 언급했듯이, 파운드리 회사가 이러한 변화를 준비하지 않으면 실리콘 웨이퍼 용량이 다시 매우 빡빡해질 수 있습니다.
실리콘 웨이퍼 시장의 미래 용량
반도체 제조의 세 가지 법칙 중 첫 번째 법칙은 최소한의 금액을 사용할 수있을 때 가장 많은 돈을 투자해야한다는 것입니다. 이는 업계의 주기적 특성 때문이며 반도체 회사는이 규칙에 따라 어려움을 겪고 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 대부분의 실리콘 웨이퍼 제조업체는이 변화의 영향을 인식했으며 지난 몇 분기 동안 총 분기 별 자본 지출을 거의 3 배로 늘 렸습니다. 어려운 시장 상황에도 불구하고 이것은 여전히 그렇습니다. 더 흥미로운 점은이 추세가 오랫동안 진행되어 왔다는 것입니다. 실리콘 웨이퍼 회사는 운이 좋거나 다른 사람들이하지 않는 것을 알고 있습니다. 반도체 공급망은 미래를 예측할 수있는 타임머신입니다. 당신의 미래는 다른 사람의 과거 일 수 있습니다. 우리는 항상 답을 얻는 것은 아니지만 거의 항상 가치있는 질문을받습니다.
후 시간 : Jun 17-2024