पुरवठा साखळीत खोलवर, काही जादूगार वाळूला परिपूर्ण डायमंड-स्ट्रक्चर्ड सिलिकॉन क्रिस्टल डिस्कमध्ये बदलतात, जे संपूर्ण सेमीकंडक्टर पुरवठा साखळीसाठी आवश्यक असतात.ते अर्धसंवाहक पुरवठा साखळीचा भाग आहेत जे "सिलिकॉन वाळू" चे मूल्य जवळजवळ हजार पटीने वाढवते.आपण समुद्रकिनार्यावर दिसणारी फिकट चमक सिलिकॉन आहे.सिलिकॉन हे ठिसूळपणा आणि घन सारखे धातू (धातू आणि नॉन-मेटलिक गुणधर्म) असलेले एक जटिल क्रिस्टल आहे.सिलिकॉन सर्वत्र आहे.
ऑक्सिजननंतर सिलिकॉन ही पृथ्वीवरील दुसरी सर्वात सामान्य सामग्री आहे आणि विश्वातील सातवी सर्वात सामान्य सामग्री आहे.सिलिकॉन एक अर्धसंवाहक आहे, याचा अर्थ त्यात कंडक्टर (जसे की तांबे) आणि इन्सुलेटर (जसे की काच) यांच्यातील विद्युत गुणधर्म आहेत.सिलिकॉनच्या संरचनेत अल्प प्रमाणात परदेशी अणू त्याचे वर्तन मूलभूतपणे बदलू शकतात, म्हणून सेमीकंडक्टर-ग्रेड सिलिकॉनची शुद्धता आश्चर्यकारकपणे उच्च असणे आवश्यक आहे.इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड सिलिकॉनसाठी स्वीकार्य किमान शुद्धता 99.999999% आहे.
याचा अर्थ प्रत्येक दहा अब्ज अणूंमागे फक्त एक नॉन-सिलिकॉन अणूला परवानगी आहे.चांगले पिण्याचे पाणी 40 दशलक्ष नॉन-वॉटर रेणूंना परवानगी देते, जे सेमीकंडक्टर-ग्रेड सिलिकॉनपेक्षा 50 दशलक्ष पट कमी शुद्ध आहे.
ब्लँक सिलिकॉन वेफर उत्पादकांनी उच्च-शुद्धता सिलिकॉनचे रूपांतर परिपूर्ण सिंगल-क्रिस्टल स्ट्रक्चर्समध्ये केले पाहिजे.योग्य तापमानात वितळलेल्या सिलिकॉनमध्ये सिंगल मदर क्रिस्टलचा परिचय करून हे केले जाते.मदर क्रिस्टलच्या आजूबाजूला नवीन कन्या क्रिस्टल्स वाढू लागतात, वितळलेल्या सिलिकॉनमधून हळूहळू सिलिकॉन पिंड तयार होते.प्रक्रिया मंद आहे आणि एक आठवडा लागू शकतो.तयार सिलिकॉन इनगॉटचे वजन सुमारे 100 किलोग्रॅम असते आणि ते 3,000 पेक्षा जास्त वेफर्स बनवू शकते.
अतिशय बारीक डायमंड वायर वापरून वेफर्सचे पातळ काप केले जातात.सिलिकॉन कटिंग टूल्सची अचूकता खूप जास्त आहे आणि ऑपरेटरचे सतत निरीक्षण करणे आवश्यक आहे, अन्यथा ते त्यांच्या केसांना मूर्ख गोष्टी करण्यासाठी टूल्स वापरण्यास सुरवात करतील.सिलिकॉन वेफर्सच्या उत्पादनाची थोडक्यात ओळख खूप सोपी आहे आणि प्रतिभावंतांच्या योगदानाला पूर्णपणे श्रेय देत नाही;परंतु सिलिकॉन वेफर व्यवसायाच्या सखोल माहितीसाठी पार्श्वभूमी प्रदान करेल अशी आशा आहे.
सिलिकॉन वेफर्सचा पुरवठा आणि मागणी यांचा संबंध
सिलिकॉन वेफर मार्केटमध्ये चार कंपन्यांचे वर्चस्व आहे.बर्याच काळापासून, बाजारपेठ मागणी आणि पुरवठा यांच्यातील नाजूक संतुलनात आहे.
2023 मध्ये सेमीकंडक्टर विक्रीत घट झाल्यामुळे बाजार अधिक पुरवठा करण्याच्या स्थितीत आला आहे, ज्यामुळे चिप उत्पादकांच्या अंतर्गत आणि बाह्य इन्व्हेंटरी जास्त आहेत.तथापि, ही केवळ तात्पुरती परिस्थिती आहे.जसजसे बाजार सावरतो तसतसे, उद्योग लवकरच क्षमतेच्या काठावर परत येईल आणि एआय क्रांतीने आणलेल्या अतिरिक्त मागणीची पूर्तता केली पाहिजे.पारंपारिक CPU-आधारित आर्किटेक्चरपासून प्रवेगक संगणनामध्ये संक्रमणाचा परिणाम संपूर्ण उद्योगावर होईल, तथापि, याचा परिणाम अर्धसंवाहक उद्योगाच्या कमी-मूल्याच्या विभागांवर होऊ शकतो.
ग्राफिक्स प्रोसेसिंग युनिट (GPU) आर्किटेक्चरसाठी अधिक सिलिकॉन क्षेत्र आवश्यक आहे
कार्यक्षमतेची मागणी जसजशी वाढते तसतसे, GPU उत्पादकांनी GPU मधून उच्च कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी काही डिझाइन मर्यादांवर मात करणे आवश्यक आहे.साहजिकच, चिप मोठी करणे हा उच्च कार्यक्षमता प्राप्त करण्याचा एक मार्ग आहे, कारण इलेक्ट्रॉनला वेगवेगळ्या चिप्समध्ये लांब अंतर प्रवास करणे आवडत नाही, ज्यामुळे कार्यप्रदर्शन मर्यादित होते.तथापि, "रेटिना मर्यादा" म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या चिपला मोठी बनवण्यास व्यावहारिक मर्यादा आहे.
लिथोग्राफी मर्यादा सेमीकंडक्टर उत्पादनात वापरल्या जाणाऱ्या लिथोग्राफी मशीनमध्ये एका चरणात उघड होऊ शकणाऱ्या चिपच्या कमाल आकाराचा संदर्भ देते.ही मर्यादा लिथोग्राफी उपकरणांच्या कमाल चुंबकीय क्षेत्राच्या आकाराद्वारे निश्चित केली जाते, विशेषत: लिथोग्राफी प्रक्रियेत वापरलेले स्टेपर किंवा स्कॅनर.नवीनतम तंत्रज्ञानासाठी, मुखवटाची मर्यादा साधारणतः 858 चौरस मिलिमीटर असते.ही आकार मर्यादा अतिशय महत्त्वाची आहे कारण ते एका एक्सपोजरमध्ये वेफरवर नमुन्याचे जास्तीत जास्त क्षेत्र निर्धारित करते.जर वेफर या मर्यादेपेक्षा मोठा असेल, तर वेफरला पूर्णपणे पॅटर्न करण्यासाठी एकाधिक एक्सपोजरची आवश्यकता असेल, जे जटिलता आणि संरेखन आव्हानांमुळे मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी अव्यवहार्य आहे.नवीन GB200 सिलिकॉन इंटरलेयरमध्ये कण आकार मर्यादा असलेल्या दोन चिप सब्सट्रेट्स एकत्र करून या मर्यादेवर मात करेल, एक सुपर-पार्टिकल-लिमिटेड सब्सट्रेट तयार करेल जो दुप्पट मोठा आहे.इतर कार्यक्षमतेच्या मर्यादा म्हणजे मेमरीचे प्रमाण आणि त्या मेमरीचे अंतर (म्हणजे मेमरी बँडविड्थ).नवीन GPU आर्किटेक्चर्स दोन GPU चिप्ससह समान सिलिकॉन इंटरपोजरवर स्थापित केलेल्या स्टॅक्ड हाय-बँडविड्थ मेमरी (HBM) वापरून या समस्येवर मात करतात.सिलिकॉनच्या दृष्टीकोनातून, HBM ची समस्या अशी आहे की उच्च बँडविड्थसाठी आवश्यक असलेल्या उच्च-समांतर इंटरफेसमुळे सिलिकॉन क्षेत्राचा प्रत्येक बिट पारंपारिक DRAM पेक्षा दुप्पट आहे.HBM प्रत्येक स्टॅकमध्ये लॉजिक कंट्रोल चिप देखील समाकलित करते, सिलिकॉन क्षेत्र वाढवते.ढोबळ गणना दर्शवते की 2.5D GPU आर्किटेक्चरमध्ये वापरलेले सिलिकॉन क्षेत्र पारंपारिक 2.0D आर्किटेक्चरच्या 2.5 ते 3 पट आहे.आधी सांगितल्याप्रमाणे, फाउंड्री कंपन्या या बदलासाठी तयार झाल्या नाहीत, तर सिलिकॉन वेफरची क्षमता पुन्हा खूप घट्ट होऊ शकते.
सिलिकॉन वेफर मार्केटची भविष्यातील क्षमता
सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगच्या तीन नियमांपैकी पहिला नियम असा आहे की जेव्हा कमीत कमी पैसे उपलब्ध असतील तेव्हा जास्तीत जास्त पैसे गुंतवावे लागतात.हे उद्योगाच्या चक्रीय स्वरूपामुळे आहे आणि सेमीकंडक्टर कंपन्यांना या नियमाचे पालन करणे कठीण आहे.आकृतीत दर्शविल्याप्रमाणे, बहुतेक सिलिकॉन वेफर उत्पादकांनी या बदलाचा प्रभाव ओळखला आहे आणि गेल्या काही तिमाहीत त्यांच्या एकूण तिमाही भांडवली खर्चात जवळपास तिप्पट वाढ केली आहे.बाजारातील कठीण परिस्थिती असूनही ही स्थिती कायम आहे.याहूनही विशेष म्हणजे हा ट्रेंड फार पूर्वीपासून सुरू आहे.सिलिकॉन वेफर कंपन्या नशीबवान आहेत किंवा त्यांना काहीतरी माहित आहे जे इतरांना नाही.सेमीकंडक्टर सप्लाय चेन ही एक टाईम मशीन आहे जी भविष्याचा अंदाज लावू शकते.तुमचा भविष्यकाळ दुसऱ्याचा भूतकाळ असू शकतो.आम्हाला नेहमी उत्तरे मिळत नसली तरी, आम्हाला जवळजवळ नेहमीच फायदेशीर प्रश्न मिळतात.
पोस्ट वेळ: जून-17-2024