සැපයුම් දාමය තුළ ගැඹුරින්, සමහර ඉන්ද්‍රජාලිකයන් වැලි පරිපූර්ණ දියමන්ති-ව්‍යුහගත සිලිකන් ස්ඵටික තැටි බවට පත් කරයි, ඒවා සමස්ත අර්ධ සන්නායක සැපයුම් දාමයට අත්‍යවශ්‍ය වේ. ඒවා අර්ධ සන්නායක සැපයුම් දාමයේ කොටසක් වන අතර එය "සිලිකන් වැලි" වල වටිනාකම දහස් ගුණයකින් පමණ වැඩි කරයි. වෙරළ තීරයේ ඔබ දකින දුර්වල දීප්තිය සිලිකන් ය. සිලිකන් යනු බිඳෙනසුලු බව සහ ඝන-සමාන ලෝහ (ලෝහමය සහ ලෝහමය නොවන ගුණාංග) සහිත සංකීර්ණ ස්ඵටිකයකි. සිලිකන් සෑම තැනකම පවතී.
සිලිකන් යනු පෘථිවියේ ඔක්සිජන් වලින් පසු දෙවනුව බහුලව දක්නට ලැබෙන ද්‍රව්‍යය වන අතර විශ්වයේ හත්වන වඩාත් බහුලව දක්නට ලැබෙන ද්‍රව්‍යයයි. සිලිකන් යනු අර්ධ සන්නායකයකි, එනම් එයට සන්නායක (තඹ වැනි) සහ පරිවාරක (වීදුරු වැනි) අතර විද්‍යුත් ගුණ ඇත. සිලිකන් ව්‍යුහයේ ඇති විදේශීය පරමාණු කුඩා ප්‍රමාණයක් එහි හැසිරීම මූලික වශයෙන් වෙනස් කළ හැකිය, එබැවින් අර්ධ සන්නායක ශ්‍රේණියේ සිලිකන් වල සංශුද්ධතාවය පුදුම සහගත ලෙස ඉහළ විය යුතුය. ඉලෙක්ට්‍රොනික ශ්‍රේණියේ සිලිකන් සඳහා පිළිගත හැකි අවම සංශුද්ධතාවය 99.999999% කි.
මෙයින් අදහස් කරන්නේ සෑම පරමාණු බිලියන දහයකටම සිලිකන් නොවන පරමාණුවක් පමණක් අවසර දී ඇති බවයි. හොඳ පානීය ජලය ජලය නොවන අණු මිලියන 40 ක් සඳහා ඉඩ සලසයි, එය අර්ධ සන්නායක ශ්‍රේණියේ සිලිකන් වලට වඩා මිලියන 50 ගුණයකින් අඩු පිරිසිදුකමකි.
හිස් සිලිකන් වේෆර් නිෂ්පාදකයින් අධි-පිරිසිදු සිලිකන් පරිපූර්ණ තනි-ස්ඵටික ව්‍යුහයන් බවට පරිවර්තනය කළ යුතුය. මෙය සිදු කරනු ලබන්නේ සුදුසු උෂ්ණත්වයේ දී තනි මව් ස්ඵටිකයක් උණු කළ සිලිකන් බවට හඳුන්වා දීමෙනි. මව් ස්ඵටිකය වටා නව දියණිය ස්ඵටිකයක් වර්ධනය වීමට පටන් ගන්නා විට, උණු කළ සිලිකන් වලින් සිලිකන් ඉන්ගෝට් සෙමෙන් සෑදේ. ක්‍රියාවලිය මන්දගාමී වන අතර සතියක් ගත විය හැකිය. නිමි සිලිකන් ඉන්ගෝට් කිලෝග්‍රෑම් 100 ක් පමණ බරින් යුක්ත වන අතර වේෆර් 3,000 කට වඩා සෑදිය හැකිය.
ඉතා සියුම් දියමන්ති වයර් භාවිතයෙන් වේෆර් තුනී පෙති වලට කපා ඇත. සිලිකන් කැපුම් මෙවලම්වල නිරවද්‍යතාවය ඉතා ඉහළ වන අතර, ක්‍රියාකරුවන් නිරන්තරයෙන් නිරීක්ෂණය කළ යුතුය, නැතහොත් ඔවුන් තම හිසකෙස් වලට මෝඩ දේවල් කිරීමට මෙවලම් භාවිතා කිරීමට පටන් ගනී. සිලිකන් වේෆර් නිෂ්පාදනය පිළිබඳ කෙටි හැඳින්වීම ඕනෑවට වඩා සරල කර ඇති අතර එය දක්ෂයින්ගේ දායකත්වයන් සම්පූර්ණයෙන්ම ගෞරවයට පාත්‍ර නොකරයි; නමුත් සිලිකන් වේෆර් ව්‍යාපාරය පිළිබඳ ගැඹුරු අවබෝධයක් සඳහා පසුබිමක් සැපයීමට එය අපේක්ෂා කෙරේ.
සිලිකන් වේෆර්වල සැපයුම සහ ඉල්ලුම සම්බන්ධතාවය
සිලිකන් වේෆර් වෙළඳපොළ සමාගම් හතරක් විසින් ආධිපත්‍යය දරයි. දිගු කලක් තිස්සේ වෙළඳපොළ සැපයුම සහ ඉල්ලුම අතර සියුම් සමතුලිතතාවයක පැවතුනි.
2023 දී අර්ධ සන්නායක අලෙවිය පහත වැටීම නිසා වෙළඳපොළ අධික සැපයුම් තත්ත්වයකට පත්ව ඇති අතර, එමඟින් චිප් නිෂ්පාදකයින්ගේ අභ්‍යන්තර හා බාහිර ඉන්වෙන්ටරි ඉහළ මට්ටමක පවතී. කෙසේ වෙතත්, මෙය තාවකාලික තත්වයක් පමණි. වෙළඳපොළ යථා තත්ත්වයට පත්වන විට, කර්මාන්තය ඉක්මනින් ධාරිතාවයේ කෙළවරට නැවත පැමිණෙනු ඇති අතර AI විප්ලවය මගින් ඇති කරන ලද අතිරේක ඉල්ලුම සපුරාලිය යුතුය. සාම්ප්‍රදායික CPU-පාදක ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයෙන් වේගවත් පරිගණකකරණයට මාරුවීම සමස්ත කර්මාන්තයටම බලපෑමක් ඇති කරනු ඇත, කෙසේ වෙතත්, මෙය අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ අඩු වටිනාකම් කොටස් කෙරෙහි බලපෑමක් ඇති කළ හැකිය.
ග්‍රැෆික් සැකසුම් ඒකක (GPU) ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයට වැඩි සිලිකන් ප්‍රදේශයක් අවශ්‍ය වේ.
කාර්ය සාධනය සඳහා ඇති ඉල්ලුම වැඩි වන විට, GPU නිෂ්පාදකයින් GPU වලින් ඉහළ කාර්ය සාධනයක් ලබා ගැනීම සඳහා සමහර සැලසුම් සීමාවන් ජය ගත යුතුය. පැහැදිලිවම, චිපය විශාල කිරීම ඉහළ කාර්ය සාධනයක් ලබා ගැනීමට එක් ක්‍රමයකි, මන්ද ඉලෙක්ට්‍රෝන විවිධ චිප් අතර දිගු දුරක් ගමන් කිරීමට අකමැති බැවින් එය කාර්ය සාධනය සීමා කරයි. කෙසේ වෙතත්, චිපය විශාල කිරීම සඳහා ප්‍රායෝගික සීමාවක් ඇත, එය "දෘෂ්ටි විතානයේ සීමාව" ලෙස හැඳින්වේ.
ලිතෝග්‍රැෆි සීමාව යනු අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කරන ලිතෝග්‍රැෆි යන්ත්‍රයක තනි පියවරකින් නිරාවරණය කළ හැකි චිපයක උපරිම ප්‍රමාණයයි. මෙම සීමාව ලිතෝග්‍රැෆි උපකරණවල, විශේෂයෙන් ලිතෝග්‍රැෆි ක්‍රියාවලියේදී භාවිතා කරන ස්ටෙපර් හෝ ස්කෑනරයේ උපරිම චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ප්‍රමාණය මගින් තීරණය වේ. නවතම තාක්ෂණය සඳහා, ආවරණ සීමාව සාමාන්‍යයෙන් වර්ග මිලිමීටර 858 ක් පමණ වේ. මෙම ප්‍රමාණයේ සීමාව ඉතා වැදගත් වන්නේ එය තනි නිරාවරණයකදී වේෆරය මත රටා කළ හැකි උපරිම ප්‍රදේශය තීරණය කරන බැවිනි. වේෆරය මෙම සීමාවට වඩා විශාල නම්, වේෆරය සම්පූර්ණයෙන්ම රටා කිරීමට බහු නිරාවරණ අවශ්‍ය වනු ඇත, එය සංකීර්ණත්වය සහ පෙළගැස්වීමේ අභියෝග හේතුවෙන් මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා ප්‍රායෝගික නොවේ. නව GB200 අංශු ප්‍රමාණයේ සීමාවන් සහිත චිප් උපස්ථර දෙකක් සිලිකන් අන්තර් ස්ථරයකට ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, දෙගුණයක් විශාල සුපිරි අංශු-සීමිත උපස්ථරයක් සාදමින් මෙම සීමාව ජය ගනු ඇත. අනෙකුත් කාර්ය සාධන සීමාවන් වන්නේ මතකයේ ප්‍රමාණය සහ එම මතකයට ඇති දුර (එනම් මතක කලාප පළල) ය. නව GPU ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය GPU චිප් දෙකක් සහිත එකම සිලිකන් අන්තර්පෝසරයක ස්ථාපනය කර ඇති ගොඩගැසූ ඉහළ කලාප පළල මතකය (HBM) භාවිතා කිරීමෙන් මෙම ගැටළුව ජය ගනී. සිලිකන් දෘෂ්ටිකෝණයකින්, HBM හි ඇති ගැටළුව නම්, ඉහළ කලාප පළලක් සඳහා අවශ්‍ය ඉහළ-සමාන්තර අතුරුමුහුණත නිසා, සිලිකන් ප්‍රදේශයේ සෑම කොටසක්ම සාම්ප්‍රදායික DRAM මෙන් දෙගුණයක් වීමයි. HBM සිලිකන් ප්‍රදේශය වැඩි කරමින් සෑම තොගයකටම තාර්කික පාලන චිපයක් ද ඒකාබද්ධ කරයි. දළ ගණනය කිරීමකින් පෙන්නුම් කරන්නේ 2.5D GPU ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ භාවිතා වන සිලිකන් ප්‍රදේශය සාම්ප්‍රදායික 2.0D ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයට වඩා 2.5 සිට 3 ගුණයක් බවයි. කලින් සඳහන් කළ පරිදි, වාත්තු සමාගම් මෙම වෙනස සඳහා සූදානම් නොවන්නේ නම්, සිලිකන් වේෆර් ධාරිතාව නැවතත් ඉතා තද විය හැකිය.
සිලිකන් වේෆර් වෙළඳපොළේ අනාගත ධාරිතාව
අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේ නීති තුනෙන් පළමුවැන්න නම්, අවම මුදල් ප්‍රමාණයක් ඇති විට වැඩිම මුදලක් ආයෝජනය කළ යුතු බවයි. මෙය කර්මාන්තයේ චක්‍රීය ස්වභාවය නිසා වන අතර, අර්ධ සන්නායක සමාගම් මෙම රීතිය අනුගමනය කිරීමට අපහසු වේ. රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, බොහෝ සිලිකන් වේෆර් නිෂ්පාදකයින් මෙම වෙනසෙහි බලපෑම හඳුනාගෙන ඇති අතර පසුගිය කාර්තු කිහිපය තුළ ඔවුන්ගේ මුළු කාර්තුමය ප්‍රාග්ධන වියදම් තුන් ගුණයකින් වැඩි කර ඇත. දුෂ්කර වෙළඳපල තත්ත්වයන් තිබියදීත්, මෙය තවමත් එසේමය. ඊටත් වඩා සිත්ගන්නා කරුණ නම් මෙම ප්‍රවණතාවය දිගු කලක් තිස්සේ පැවතීමයි. සිලිකන් වේෆර් සමාගම් වාසනාවන්තයි හෝ අන් අය නොදන්නා දෙයක් දනී. අර්ධ සන්නායක සැපයුම් දාමය යනු අනාගතය පුරෝකථනය කළ හැකි කාල යන්ත්‍රයකි. ඔබේ අනාගතය වෙනත් කෙනෙකුගේ අතීතය විය හැකිය. අපට සැමවිටම පිළිතුරු නොලැබුණත්, අපට සෑම විටම පාහේ වටිනා ප්‍රශ්න ලැබේ.
පළ කිරීමේ කාලය: 2024 ජූනි-17