ઉદ્યોગ સમાચાર: GPU સિલિકોન વેફર્સની માંગમાં વધારો કરે છે

સિલિકોન એ ઓક્સિજન પછી પૃથ્વી પરની બીજી સૌથી સામાન્ય સામગ્રી છે અને બ્રહ્માંડમાં સાતમી સૌથી સામાન્ય સામગ્રી છે.સિલિકોન એ સેમિકન્ડક્ટર છે, એટલે કે તે વાહક (જેમ કે તાંબુ) અને ઇન્સ્યુલેટર (જેમ કે કાચ) વચ્ચે વિદ્યુત ગુણધર્મો ધરાવે છે.સિલિકોન સ્ટ્રક્ચરમાં વિદેશી અણુઓની થોડી માત્રા તેના વર્તનને મૂળભૂત રીતે બદલી શકે છે, તેથી સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ સિલિકોનની શુદ્ધતા આશ્ચર્યજનક રીતે ઊંચી હોવી જોઈએ.ઇલેક્ટ્રોનિક-ગ્રેડ સિલિકોન માટે સ્વીકાર્ય ન્યૂનતમ શુદ્ધતા 99.999999% છે.

આનો અર્થ એ છે કે દર દસ અબજ અણુઓ માટે માત્ર એક બિન-સિલિકોન અણુને મંજૂરી છે.સારું પીવાનું પાણી 40 મિલિયન બિન-પાણીના અણુઓને મંજૂરી આપે છે, જે સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ સિલિકોન કરતાં 50 મિલિયન ગણું ઓછું શુદ્ધ છે.

ખાલી સિલિકોન વેફર ઉત્પાદકોએ ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા સિલિકોનને સંપૂર્ણ સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં રૂપાંતરિત કરવું આવશ્યક છે.આ યોગ્ય તાપમાને પીગળેલા સિલિકોનમાં સિંગલ મધર ક્રિસ્ટલ દાખલ કરીને કરવામાં આવે છે.જેમ જેમ માતા સ્ફટિકની આસપાસ નવા પુત્રી સ્ફટિકો વધવા લાગે છે, તેમ તેમ પીગળેલા સિલિકોનમાંથી સિલિકોન ઇન્ગોટ ધીમે ધીમે રચાય છે.પ્રક્રિયા ધીમી છે અને એક અઠવાડિયા લાગી શકે છે.ફિનિશ્ડ સિલિકોન ઇન્ગોટનું વજન લગભગ 100 કિલોગ્રામ છે અને તે 3,000 થી વધુ વેફર બનાવી શકે છે.

વેફરને ખૂબ જ ઝીણા હીરાના તારનો ઉપયોગ કરીને પાતળા ટુકડાઓમાં કાપવામાં આવે છે.સિલિકોન કટીંગ ટૂલ્સની ચોકસાઇ ખૂબ ઊંચી છે, અને ઓપરેટર્સનું સતત નિરીક્ષણ કરવું આવશ્યક છે, અથવા તેઓ તેમના વાળને મૂર્ખ વસ્તુઓ કરવા માટે ટૂલ્સનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કરશે.સિલિકોન વેફર્સના ઉત્પાદનનો સંક્ષિપ્ત પરિચય ખૂબ જ સરળ છે અને તે પ્રતિભાશાળીઓના યોગદાનને સંપૂર્ણ રીતે શ્રેય આપતું નથી;પરંતુ તે સિલિકોન વેફર વ્યવસાયની ઊંડી સમજણ માટે પૃષ્ઠભૂમિ પ્રદાન કરશે તેવી આશા છે.

સિલિકોન વેફર્સની માંગ અને પુરવઠાનો સંબંધ

સિલિકોન વેફર માર્કેટમાં ચાર કંપનીઓનું વર્ચસ્વ છે.લાંબા સમયથી, બજાર પુરવઠા અને માંગ વચ્ચે નાજુક સંતુલન ધરાવે છે.
2023 માં સેમિકન્ડક્ટરના વેચાણમાં થયેલા ઘટાડાથી બજાર વધુ પડતી સપ્લાયની સ્થિતિમાં છે, જેના કારણે ચિપ ઉત્પાદકોની આંતરિક અને બાહ્ય ઇન્વેન્ટરી ઊંચી છે.જો કે, આ માત્ર એક અસ્થાયી પરિસ્થિતિ છે.જેમ જેમ બજાર પુનઃપ્રાપ્ત થશે તેમ, ઉદ્યોગ ટૂંક સમયમાં ક્ષમતાની ધાર પર પાછો આવશે અને AI ક્રાંતિ દ્વારા લાવવામાં આવેલી વધારાની માંગને પહોંચી વળવી પડશે.પરંપરાગત CPU-આધારિત આર્કિટેક્ચરથી એક્સિલરેટેડ કમ્પ્યુટિંગમાં સંક્રમણની અસર સમગ્ર ઉદ્યોગ પર પડશે, કારણ કે, આની અસર સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગના નીચા-મૂલ્યવાળા ભાગો પર પડી શકે છે.

ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગ યુનિટ (GPU) આર્કિટેક્ચરને વધુ સિલિકોન વિસ્તારની જરૂર છે

જેમ જેમ પ્રદર્શનની માંગ વધે છે તેમ, GPU ઉત્પાદકોએ GPU માંથી ઉચ્ચ પ્રદર્શન પ્રાપ્ત કરવા માટે કેટલીક ડિઝાઇન મર્યાદાઓને દૂર કરવી આવશ્યક છે.દેખીતી રીતે, ચિપને મોટી બનાવવી એ ઉચ્ચ પ્રદર્શન હાંસલ કરવાની એક રીત છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન વિવિધ ચિપ્સ વચ્ચે લાંબા અંતરની મુસાફરી કરવાનું પસંદ કરતા નથી, જે પ્રભાવને મર્યાદિત કરે છે.જો કે, ચિપને મોટી બનાવવા માટે એક વ્યવહારિક મર્યાદા છે, જેને "રેટિના લિમિટ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

લિથોગ્રાફી મર્યાદા એ ચિપના મહત્તમ કદનો ઉલ્લેખ કરે છે જે સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા લિથોગ્રાફી મશીનમાં એક પગલામાં ખુલ્લી કરી શકાય છે.આ મર્યાદા લિથોગ્રાફી સાધનોના મહત્તમ ચુંબકીય ક્ષેત્રના કદ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, ખાસ કરીને લિથોગ્રાફી પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા સ્ટેપર અથવા સ્કેનર.નવીનતમ તકનીક માટે, માસ્કની મર્યાદા સામાન્ય રીતે 858 ચોરસ મિલીમીટરની આસપાસ હોય છે.આ કદની મર્યાદા ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે મહત્તમ વિસ્તાર નક્કી કરે છે કે જે એક જ એક્સપોઝરમાં વેફર પર પેટર્ન કરી શકાય છે.જો વેફર આ મર્યાદા કરતાં મોટી હોય, તો વેફરને સંપૂર્ણ રીતે પેટર્ન કરવા માટે બહુવિધ એક્સપોઝરની જરૂર પડશે, જે જટિલતા અને ગોઠવણીના પડકારોને કારણે મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે અવ્યવહારુ છે.નવું GB200 સિલિકોન ઇન્ટરલેયરમાં કણોના કદની મર્યાદાઓ સાથે બે ચિપ સબસ્ટ્રેટને જોડીને આ મર્યાદાને દૂર કરશે, એક સુપર-પાર્ટિકલ-લિમિટેડ સબસ્ટ્રેટ બનાવે છે જે બમણું મોટું છે.અન્ય કામગીરીની મર્યાદાઓ મેમરીની માત્રા અને તે મેમરી (એટલે ​​કે મેમરી બેન્ડવિડ્થ)નું અંતર છે.નવા GPU આર્કિટેક્ચર્સ સ્ટેક્ડ હાઇ-બેન્ડવિડ્થ મેમરી (HBM) નો ઉપયોગ કરીને આ સમસ્યાને દૂર કરે છે જે બે GPU ચિપ્સ સાથે સમાન સિલિકોન ઇન્ટરપોઝર પર ઇન્સ્ટોલ કરેલું છે.સિલિકોનના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, HBM સાથે સમસ્યા એ છે કે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ માટે જરૂરી ઉચ્ચ-સમાંતર ઇન્ટરફેસને કારણે સિલિકોન વિસ્તારનો પ્રત્યેક બીટ પરંપરાગત DRAM કરતા બમણો છે.HBM દરેક સ્ટેકમાં લોજિક કંટ્રોલ ચિપને પણ એકીકૃત કરે છે, જે સિલિકોન વિસ્તારને વધારે છે.રફ ગણતરી દર્શાવે છે કે 2.5D GPU આર્કિટેક્ચરમાં ઉપયોગમાં લેવાતો સિલિકોન વિસ્તાર પરંપરાગત 2.0D આર્કિટેક્ચર કરતા 2.5 થી 3 ગણો છે.અગાઉ જણાવ્યા મુજબ, જ્યાં સુધી ફાઉન્ડ્રી કંપનીઓ આ ફેરફાર માટે તૈયાર ન થાય ત્યાં સુધી, સિલિકોન વેફરની ક્ષમતા ફરીથી ખૂબ જ ચુસ્ત બની શકે છે.

સિલિકોન વેફર માર્કેટની ભાવિ ક્ષમતા

સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગના ત્રણ નિયમોમાંથી પ્રથમ એ છે કે જ્યારે ઓછામાં ઓછી રકમ ઉપલબ્ધ હોય ત્યારે સૌથી વધુ નાણાંનું રોકાણ કરવાની જરૂર છે.આ ઉદ્યોગની ચક્રીય પ્રકૃતિને કારણે છે, અને સેમિકન્ડક્ટર કંપનીઓને આ નિયમનું પાલન કરવું મુશ્કેલ છે.આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, મોટાભાગના સિલિકોન વેફર ઉત્પાદકોએ આ ફેરફારની અસરને ઓળખી છે અને છેલ્લા કેટલાક ત્રિમાસિક ગાળામાં તેમના કુલ ત્રિમાસિક મૂડી ખર્ચમાં લગભગ ત્રણ ગણો વધારો કર્યો છે.બજારની મુશ્કેલ પરિસ્થિતિઓ હોવા છતાં, આ હજી પણ છે.વધુ રસપ્રદ વાત એ છે કે આ ટ્રેન્ડ ઘણા સમયથી ચાલી રહ્યો છે.સિલિકોન વેફર કંપનીઓ ભાગ્યશાળી છે અથવા કંઈક એવું જાણે છે જે અન્ય લોકો નથી કરતા.સેમિકન્ડક્ટર સપ્લાય ચેઇન એ એક ટાઇમ મશીન છે જે ભવિષ્યની આગાહી કરી શકે છે.તમારું ભવિષ્ય કોઈ બીજાનું ભૂતકાળ બની શકે છે.જ્યારે અમને હંમેશા જવાબો મળતા નથી, અમને લગભગ હંમેશા યોગ્ય પ્રશ્નો મળે છે.