የኢንዱስትሪ ዜና፡ ጂፒዩ የሲሊኮን ዋፈር ፍላጎትን ይጨምራል

ሲሊከን በምድር ላይ ከኦክስጅን በኋላ ሁለተኛው በጣም የተለመደ ቁሳቁስ ሲሆን በአጽናፈ ዓለም ውስጥ ሰባተኛው በጣም የተለመደ ቁሳቁስ ነው። ሲሊከን ሴሚኮንዳክተር ሲሆን ይህም ማለት በኮንዳክተሮች (እንደ መዳብ ያሉ) እና በኢንሱሌተሮች (እንደ ብርጭቆ ያሉ) መካከል የኤሌክትሪክ ባህሪያት አሉት ማለት ነው። በሲሊኮን መዋቅር ውስጥ አነስተኛ መጠን ያለው የውጭ አቶሞች ባህሪውን በመሠረቱ ሊለውጡት ይችላሉ፣ ስለዚህ የሴሚኮንዳክተር ደረጃ ሲሊከን ንፅህና በሚያስደንቅ ሁኔታ ከፍተኛ መሆን አለበት። ለኤሌክትሮኒክ ደረጃ ሲሊከን ተቀባይነት ያለው ዝቅተኛ ንፅህና 99.999999% ነው።

ይህ ማለት ለእያንዳንዱ አስር ቢሊዮን አቶሞች አንድ ሲሊከን ያልሆነ አቶም ብቻ ይፈቀዳል ማለት ነው። ጥሩ የመጠጥ ውሃ 40 ሚሊዮን ውሃ ያልሆኑ ሞለኪውሎችን ይፈቅዳል፣ ይህም ከሴሚኮንዳክተር ደረጃ ሲሊከን በ50 ሚሊዮን እጥፍ ያነሰ ንፁህ ነው።

ባዶ የሲሊኮን ዋፈር አምራቾች ከፍተኛ ንፁህ የሆነውን ሲሊከን ወደ ፍጹም ነጠላ-ክሪስታል መዋቅሮች መቀየር አለባቸው። ይህ የሚደረገው በተገቢው የሙቀት መጠን አንድ ነጠላ እናት ክሪስታል ወደ ቀለጠ ሲሊከን በማስተዋወቅ ነው። አዲስ የሴት ልጅ ክሪስታሎች በእናት ክሪስታል ዙሪያ ማደግ ሲጀምሩ፣ የሲሊኮን ኢንጎት ከቀለጠ ሲሊከን ቀስ በቀስ ይወጣል። ሂደቱ ቀርፋፋ ሲሆን አንድ ሳምንት ሊወስድ ይችላል። የተጠናቀቀው የሲሊኮን ኢንጎት 100 ኪሎ ግራም ይመዝናል እና ከ3,000 በላይ ዋፈርዎችን መስራት ይችላል።

ዋፈሮቹ በጣም ቀጭን የአልማዝ ሽቦ በመጠቀም ወደ ቀጭን ቁርጥራጮች ይቆረጣሉ። የሲሊኮን የመቁረጫ መሳሪያዎች ትክክለኛነት በጣም ከፍተኛ ነው፣ እና ኦፕሬተሮች ያለማቋረጥ ክትትል ሊደረግባቸው ይገባል፣ አለበለዚያ መሳሪያዎቹን በፀጉራቸው ላይ ሞኝነት የሚፈጥሩ ነገሮችን ማድረግ ይጀምራሉ። የሲሊኮን ዋፈሮችን ማምረት አጭር መግቢያ በጣም ቀላል እና የሊቃውንቱን አስተዋጽኦ ሙሉ በሙሉ አያረጋግጥም፤ ነገር ግን ስለ ሲሊኮን ዋፈር ንግድ ጥልቅ ግንዛቤ እንደሚሰጥ ተስፋ ይደረጋል።

የሲሊኮን ዋፈርስ የአቅርቦት እና የፍላጎት ግንኙነት

የሲሊኮን ዋፈር ገበያ በአራት ኩባንያዎች ቁጥጥር ስር ነው። ለረጅም ጊዜ ገበያው በአቅርቦትና በፍላጎት መካከል ባለው ሚዛን ውስጥ ቆይቷል።
በ2023 የሴሚኮንዳክተር ሽያጭ ማሽቆልቆል ገበያው ከመጠን በላይ አቅርቦት ውስጥ እንዲገባ አድርጎታል፣ ይህም የቺፕ አምራቾች ውስጣዊ እና ውጫዊ ክምችት ከፍተኛ እንዲሆን አድርጓል። ሆኖም ግን፣ ይህ ጊዜያዊ ሁኔታ ብቻ ነው። ገበያው እያገገመ ሲሄድ፣ ኢንዱስትሪው በቅርቡ ወደ አቅም ጫፍ ይመለሳል እና በAI አብዮት ምክንያት የሚመጣውን ተጨማሪ ፍላጎት ማሟላት አለበት። ከባህላዊ ሲፒዩ ላይ የተመሠረተ አርክቴክቸር ወደ ፈጣን ኮምፒውቲንግ የሚደረገው ሽግግር በመላው ኢንዱስትሪ ላይ ተጽዕኖ ይኖረዋል፣ ሆኖም ግን፣ ይህ በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ዝቅተኛ ዋጋ ባላቸው ክፍሎች ላይ ተጽዕኖ ሊያሳድር ይችላል።

የግራፊክስ ፕሮሰሲንግ ዩኒት (ጂፒዩ) አርክቴክቸር የበለጠ የሲሊኮን አካባቢ ይፈልጋል

የአፈጻጸም ፍላጎት እየጨመረ ሲሄድ፣ የጂፒዩ አምራቾች ከጂፒዩዎች ከፍተኛ አፈጻጸም ለማግኘት አንዳንድ የዲዛይን ገደቦችን ማለፍ አለባቸው። በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው፣ ቺፑን ትልቅ ማድረግ ከፍተኛ አፈጻጸም ለማግኘት አንዱ መንገድ ነው፣ ምክንያቱም ኤሌክትሮኖች በተለያዩ ቺፖች መካከል ረጅም ርቀት መጓዝ ስለማይወዱ፣ ይህም አፈጻጸምን ይገድባል። ሆኖም፣ ቺፑን ትልቅ ለማድረግ ተግባራዊ ገደብ አለ፣ ይህም "የሬቲና ገደብ" በመባል ይታወቃል።

የሊቶግራፊ ገደብ የሚያመለክተው በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ ጥቅም ላይ በሚውል የሊቶግራፊ ማሽን ውስጥ በአንድ ደረጃ ሊጋለጥ የሚችል ከፍተኛውን የቺፕ መጠን ነው። ይህ ገደብ የሚወሰነው በሊቶግራፊ መሳሪያዎች ከፍተኛውን መግነጢሳዊ መስክ መጠን፣ በተለይም በሊቶግራፊ ሂደት ውስጥ ጥቅም ላይ በሚውለው ስቴፐር ወይም ስካነር ነው። ለቅርብ ጊዜው ቴክኖሎጂ፣ የጭምብሉ ገደብ ብዙውን ጊዜ 858 ካሬ ሚሊሜትር አካባቢ ነው። ይህ የመጠን ገደብ በጣም አስፈላጊ ነው ምክንያቱም በአንድ ተጋላጭነት ላይ በዋፈር ላይ ሊቀረጽ የሚችለውን ከፍተኛውን ስፋት ስለሚወስን። ዋፈር ከዚህ ገደብ የሚበልጥ ከሆነ፣ ዋፈርን ሙሉ በሙሉ ለመቅረጽ ብዙ መጋለጥ ያስፈልጋል፣ ይህም በውስብስብነት እና በአሰላለፍ ተግዳሮቶች ምክንያት ለጅምላ ምርት ተግባራዊ አይሆንም። አዲሱ GB200 ይህንን ገደብ የሚያሸንፈው ሁለት የቺፕ ንጣፎችን ከቅንጣት መጠን ገደቦች ጋር ወደ ሲሊኮን ኢንተርላይየር በማጣመር፣ ሁለት እጥፍ የሚበልጥ እጅግ በጣም የተወሰነ ንዑስ ክፍል በመፍጠር ነው። ሌሎች የአፈጻጸም ገደቦች የማህደረ ትውስታ መጠን እና ለዚያ ማህደረ ትውስታ ያለው ርቀት (ማለትም የማህደረ ትውስታ ባንድዊድዝ) ናቸው። አዳዲስ የጂፒዩ አርክቴክቸሮች ይህንን ችግር የሚያሸንፉት በተመሳሳይ የሲሊኮን ኢንተርፖሰር ላይ ከሁለት የጂፒዩ ቺፖች ጋር የተጫነውን የተደራረበ ከፍተኛ-ባንድዊድዝ ማህደረ ትውስታ (HBM) በመጠቀም ነው። ከሲሊኮን አንፃር ሲታይ፣ የኤችቢኤም ችግር ከፍተኛ የመተላለፊያ ይዘት ለማግኘት በሚፈለገው ከፍተኛ ትይዩ በይነገጽ ምክንያት እያንዳንዱ የሲሊኮን ክፍል ከባህላዊው DRAM እጥፍ መሆኑ ነው። ኤችቢኤም እንዲሁም የሎጂክ መቆጣጠሪያ ቺፕን በእያንዳንዱ ክምር ውስጥ በማዋሃድ የሲሊኮን አካባቢን ይጨምራል። ግምታዊ ስሌት እንደሚያሳየው በ2.5D ጂፒዩ አርክቴክቸር ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የሲሊኮን ቦታ ከባህላዊው 2.0D አርክቴክቸር ከ2.5 እስከ 3 እጥፍ ነው። ቀደም ሲል እንደተጠቀሰው፣ የፋውንዴሪ ኩባንያዎች ለዚህ ለውጥ ካልተዘጋጁ በስተቀር የሲሊኮን ዋፈር አቅም እንደገና በጣም ጠባብ ሊሆን ይችላል።

የሲሊኮን ዋፈር ገበያ የወደፊት አቅም

ከሶስቱ የሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ህጎች የመጀመሪያው በጣም አነስተኛ ገንዘብ ሲኖር ኢንቨስት ማድረግ ያስፈልጋል የሚለው ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት በኢንዱስትሪው ዑደት ባህሪ ምክንያት ነው፣ እና የሴሚኮንዳክተር ኩባንያዎች ይህንን ደንብ መከተል ይቸገራሉ። በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው፣ አብዛኛዎቹ የሲሊኮን ዋፈር አምራቾች የዚህን ለውጥ ተጽእኖ ተገንዝበዋል እና ባለፉት ጥቂት ሩብ ዓመታት ውስጥ አጠቃላይ የሩብ ዓመት የካፒታል ወጪያቸውን በሦስት እጥፍ አሳድገዋል። አስቸጋሪ የገበያ ሁኔታዎች ቢኖሩም፣ ይህ አሁንም ሁኔታው ​​ነው። የበለጠ የሚያስደንቀው ነገር ይህ አዝማሚያ ለረጅም ጊዜ ሲቀጥል መቆየቱ ነው። የሲሊኮን ዋፈር ኩባንያዎች እድለኞች ናቸው ወይም ሌሎች የማያውቁትን ነገር ያውቃሉ። የሴሚኮንዳክተር አቅርቦት ሰንሰለት የወደፊቱን መተንበይ የሚችል የጊዜ ማሽን ነው። የወደፊት ሕይወትዎ የሌላ ሰው ያለፈ ታሪክ ሊሆን ይችላል። ሁልጊዜ መልስ ባናገኝም፣ ሁልጊዜ ማለት ይቻላል ጠቃሚ ጥያቄዎችን እናገኛለን።