Labaran Masana'antu: GPU yana ƙara buƙatar wafers na silicon

Silicon shine abu na biyu da aka fi sani a Duniya, bayan iskar oxygen, kuma abu na bakwai da aka fi sani a duniya. Silicon semiconductor ne, ma'ana yana da halayen lantarki tsakanin masu jagoranci (kamar jan ƙarfe) da masu hana ruwa gudu (kamar gilashi). Ƙaramin adadin ƙwayoyin zarra na ƙasashen waje a cikin tsarin silicon na iya canza halayensa, don haka tsarkin silicon mai matakin semiconductor dole ne ya kasance mai girma sosai. Mafi ƙarancin tsarkin da aka yarda da shi don silicon mai matakin lantarki shine kashi 99.999999%.

Wannan yana nufin cewa kwayar zarra ɗaya ce kawai da ba ta silicon ba ake yarda da ita ga kowace kwayar zarra biliyan goma. Ruwan sha mai kyau yana ba da damar samar da ƙwayoyin da ba ta ruwa ba miliyan 40, wanda ya fi silicon mai matakin semiconductor sau miliyan 50 tsafta.

Masu kera wafer ɗin silicon mai laushi dole ne su canza silicon mai tsabta zuwa cikakkiyar sifofi guda ɗaya. Ana yin wannan ta hanyar shigar da lu'ulu'u ɗaya na uwa zuwa silicon mai narkewa a zafin da ya dace. Yayin da sabbin lu'ulu'u na 'ya'ya mata suka fara girma a kusa da lu'ulu'u na uwa, lu'ulu'u na silicon suna fitowa a hankali daga lu'ulu'u na silicon. Tsarin yana da jinkiri kuma yana iya ɗaukar mako guda. Lu'ulu'u na silicon da aka gama yana nauyin kimanin kilogiram 100 kuma yana iya yin wafers sama da 3,000.

Ana yanka wafers ɗin zuwa siriri ta amfani da waya mai kyau ta lu'u-lu'u. Daidaiton kayan aikin yanka silicon yana da girma sosai, kuma dole ne a riƙa sa ido kan masu aiki akai-akai, ko kuma za su fara amfani da kayan aikin don yin abubuwa marasa amfani ga gashinsu. Gabatarwar taƙaitaccen bayani game da samar da wafers ɗin silicon ya kasance mai sauƙi kuma bai cika yaba wa gudummawar da hazikan suka bayar ba; amma ana fatan zai samar da tushe don zurfafa fahimtar kasuwancin wafer ɗin silicon.

Alaƙar wadata da buƙata ta wafers na silicon

Kasuwar silicon wafer tana karkashin ikon kamfanoni huɗu. Na dogon lokaci, kasuwar tana cikin daidaito mai kyau tsakanin wadata da buƙata.
Raguwar tallace-tallace na semiconductor a shekarar 2023 ya sa kasuwar ta kasance cikin yanayi mai yawa, wanda ya sa kayayyakin masana'antun guntu na ciki da na waje suka yi yawa. Duk da haka, wannan yanayi ne na ɗan lokaci kawai. Yayin da kasuwa ke farfaɗowa, masana'antar za ta dawo ga ƙarfinta nan ba da jimawa ba kuma dole ne ta biya ƙarin buƙata da juyin juya halin AI ya kawo. Sauye-sauye daga tsarin gargajiya na CPU zuwa tsarin kwamfuta mai sauri zai yi tasiri ga dukkan masana'antar, kamar yadda Duk da haka, wannan na iya yin tasiri ga ɓangarorin masana'antar semiconductor masu ƙarancin daraja.

Tsarin Sashen Sarrafa Zane-zane (GPU) yana buƙatar ƙarin yanki na silicon

Yayin da buƙatar aiki ke ƙaruwa, masana'antun GPU dole ne su shawo kan wasu ƙuntatawa na ƙira don cimma babban aiki daga GPUs. Babu shakka, sanya guntu ya fi girma hanya ɗaya ce ta cimma babban aiki, saboda electrons ba sa son yin tafiya mai nisa tsakanin guntu daban-daban, wanda ke iyakance aiki. Duk da haka, akwai iyakancewa mai amfani don sanya guntu ya fi girma, wanda aka sani da "iyakar retina".

Iyakar lithography tana nufin matsakaicin girman guntu wanda za a iya fallasa shi a mataki ɗaya a cikin injin lithography da ake amfani da shi a masana'antar semiconductor. Wannan iyakancewa ana ƙayyade shi ta hanyar matsakaicin girman filin maganadisu na kayan aikin lithography, musamman stepper ko na'urar daukar hoto da ake amfani da ita a cikin tsarin lithography. Don sabuwar fasahar, iyakar abin rufe fuska yawanci tana kusa da murabba'in milimita 858. Wannan iyakance girman yana da matukar muhimmanci saboda yana ƙayyade matsakaicin yankin da za a iya tsara shi akan wafer a cikin fallasa guda ɗaya. Idan wafer ya fi wannan iyaka girma, za a buƙaci fallasa da yawa don tsara wafer gaba ɗaya, wanda ba shi da amfani ga samar da taro saboda ƙalubalen rikitarwa da daidaitawa. Sabuwar GB200 za ta shawo kan wannan iyakancewa ta hanyar haɗa ƙananan guntu guda biyu tare da iyakokin girman barbashi a cikin layin silicon, yana samar da ƙaramin substrate mai iyaka wanda ya ninka girma sau biyu. Sauran iyakokin aiki sune adadin ƙwaƙwalwa da nisan zuwa wannan ƙwaƙwalwar (watau bandwidth na ƙwaƙwalwa). Sabbin gine-ginen GPU sun shawo kan wannan matsalar ta hanyar amfani da ƙwaƙwalwar ajiya mai girman bandwidth (HBM) da aka sanya akan mai haɗa silicon tare da kwakwalwan GPU guda biyu. Daga mahangar silicon, matsalar da ke tattare da HBM ita ce kowace guntu ta yankin silicon ta ninka ta DRAM ta gargajiya sau biyu saboda babban haɗin da ake buƙata don babban bandwidth. HBM kuma yana haɗa guntu mai sarrafa dabaru a cikin kowane tari, yana ƙara yankin silicon. Lissafi mai zurfi ya nuna cewa yankin silicon da aka yi amfani da shi a cikin tsarin GPU na 2.5D ya ninka sau 2.5 zuwa 3 na tsarin 2.0D na gargajiya. Kamar yadda aka ambata a baya, sai dai idan kamfanonin samar da kayayyaki sun shirya don wannan canji, ƙarfin silicon wafer na iya sake matsewa sosai.

Karfin kasuwar silicon wafer a nan gaba

Na farko daga cikin dokoki uku na kera semiconductor shine cewa ana buƙatar saka hannun jari mafi yawa idan akwai ƙarancin kuɗi. Wannan ya faru ne saboda yanayin zagaye na masana'antar, kuma kamfanonin semiconductor suna da wahala wajen bin wannan doka. Kamar yadda aka nuna a cikin adadi, yawancin masana'antun silicon wafer sun fahimci tasirin wannan canjin kuma sun ninka jimlar kashe kuɗin da suka kashe a kwata uku a cikin kwata na baya-bayan nan. Duk da mawuyacin yanayin kasuwa, har yanzu haka lamarin yake. Abin da ya fi ban sha'awa shi ne cewa wannan yanayin ya daɗe yana faruwa. Kamfanonin silicon wafer suna da sa'a ko sun san wani abu da wasu ba su sani ba. Sarkar samar da kayayyaki ta semiconductor injin lokaci ne wanda zai iya hasashen makomar. Makomarku na iya zama ta wani. Duk da cewa ba koyaushe muke samun amsoshi ba, kusan koyaushe muna samun tambayoyi masu kyau.