Xov Xwm Kev Lag Luam: GPU tsav tsheb kom muaj kev thov rau silicon wafers

Silicon yog cov khoom siv thib ob uas muaj ntau tshaj plaws hauv ntiaj teb, tom qab oxygen, thiab yog cov khoom siv thib xya uas muaj ntau tshaj plaws hauv lub ntiaj teb. Silicon yog ib lub semiconductor, txhais tau tias nws muaj cov khoom siv hluav taws xob ntawm cov conductors (xws li tooj liab) thiab insulators (xws li iav). Ib qho me me ntawm cov atoms txawv teb chaws hauv cov qauv silicon tuaj yeem hloov nws tus cwj pwm, yog li qhov huv ntawm semiconductor-grade silicon yuav tsum siab heev. Qhov huv tsawg kawg nkaus rau cov hluav taws xob-grade silicon yog 99.999999%.

Qhov no txhais tau tias tsuas yog ib lub atom uas tsis yog silicon xwb thiaj raug tso cai rau txhua kaum billion atoms. Dej haus zoo tso cai rau 40 lab lub molecules uas tsis yog dej, uas yog 50 lab npaug tsawg dua li cov silicon semiconductor-grade.

Cov chaw tsim cov silicon wafer dawb paug yuav tsum hloov cov silicon uas muaj kev ntshiab siab mus rau hauv cov qauv siv lead ua ib leeg zoo meej. Qhov no ua tiav los ntawm kev qhia ib lub siv lead ua niam rau hauv silicon uas yaj ntawm qhov kub thiab txias. Thaum cov siv lead ua ntxhais tshiab pib loj hlob nyob ib puag ncig lub siv lead ua niam, cov silicon ingot maj mam tsim los ntawm cov silicon uas yaj. Cov txheej txheem qeeb thiab yuav siv sijhawm ib lub lim tiam. Cov silicon ingot tiav lawm hnyav li 100 kilograms thiab tuaj yeem ua tau ntau dua 3,000 wafers.

Cov wafers raug txiav ua tej daim nyias nyias siv cov hlau pob zeb diamond zoo heev. Qhov tseeb ntawm cov cuab yeej txiav silicon yog siab heev, thiab cov neeg ua haujlwm yuav tsum tau saib xyuas tas li, lossis lawv yuav pib siv cov cuab yeej los ua tej yam ruam rau lawv cov plaub hau. Cov lus qhia luv luv txog kev tsim cov silicon wafers yog qhov yooj yim dhau thiab tsis tau qhuas tag nrho cov neeg txawj ntse txoj kev pab; tab sis nws vam tias yuav muab keeb kwm yav dhau los rau kev nkag siab tob dua txog kev lag luam silicon wafer.

Kev sib raug zoo ntawm kev muab khoom thiab kev thov ntawm silicon wafers

Kev ua lag luam silicon wafer yog tswj hwm los ntawm plaub lub tuam txhab. Tau ntev, kev ua lag luam tau nyob rau hauv qhov sib npaug ntawm kev muab khoom thiab kev thov.
Xyoo 2023, kev muag khoom semiconductor poob qis ua rau kev ua lag luam muaj ntau dhau, ua rau cov tuam txhab tsim khoom siv sab hauv thiab sab nraud muaj ntau. Txawm li cas los xij, qhov no tsuas yog ib ntus xwb. Thaum kev ua lag luam rov zoo, kev lag luam yuav rov qab mus rau ntug ntawm lub peev xwm thiab yuav tsum ua kom tau raws li qhov kev thov ntxiv los ntawm kev hloov pauv AI. Kev hloov pauv ntawm cov qauv CPU ib txwm mus rau kev suav nrawm yuav muaj kev cuam tshuam rau tag nrho kev lag luam, txawm li cas los xij, qhov no yuav muaj kev cuam tshuam rau cov ntu qis ntawm kev lag luam semiconductor.

Cov qauv ntawm Chav Ua Haujlwm Graphics (GPU) xav tau thaj chaw silicon ntau dua

Thaum qhov kev thov rau kev ua tau zoo nce ntxiv, cov chaw tsim khoom GPU yuav tsum kov yeej qee qhov kev txwv tsim kom ua tiav kev ua tau zoo dua los ntawm GPUs. Nws yog qhov tseeb, ua kom lub chip loj dua yog ib txoj hauv kev kom ua tiav kev ua tau zoo dua, vim tias cov electrons tsis nyiam mus deb ntawm cov chips sib txawv, uas txwv kev ua tau zoo. Txawm li cas los xij, muaj qhov txwv rau kev ua kom lub chip loj dua, hu ua "retina limit".

Qhov txwv ntawm lithography yog hais txog qhov loj tshaj plaws ntawm ib lub chip uas tuaj yeem raug nthuav tawm hauv ib kauj ruam hauv lub tshuab lithography siv hauv kev tsim khoom semiconductor. Qhov kev txwv no yog txiav txim siab los ntawm qhov loj tshaj plaws ntawm lub zog magnetic ntawm cov khoom siv lithography, tshwj xeeb tshaj yog stepper lossis scanner siv hauv cov txheej txheem lithography. Rau cov thev naus laus zis tshiab, qhov txwv ntawm lub ntsej muag feem ntau yog nyob ib puag ncig 858 square millimeters. Qhov kev txwv loj no tseem ceeb heev vim nws txiav txim siab qhov chaw siab tshaj plaws uas tuaj yeem ua qauv ntawm lub wafer hauv ib qho kev nthuav tawm. Yog tias lub wafer loj dua qhov kev txwv no, yuav tsum muaj ntau qhov kev nthuav tawm kom ua qauv tag nrho lub wafer, uas tsis yooj yim rau kev tsim khoom loj vim muaj kev nyuaj thiab kev sib phim. GB200 tshiab yuav kov yeej qhov kev txwv no los ntawm kev sib txuas ob lub substrates chip nrog cov kev txwv qhov loj me me rau hauv ib txheej silicon, tsim cov substrate super-particle-limited uas yog ob npaug loj dua. Lwm cov kev txwv kev ua tau zoo yog qhov ntau ntawm lub cim xeeb thiab qhov deb mus rau lub cim xeeb ntawd (piv txwv li lub cim xeeb bandwidth). Cov qauv GPU tshiab kov yeej qhov teeb meem no los ntawm kev siv cov cim xeeb siab-bandwidth (HBM) uas tau teeb tsa rau ntawm tib lub silicon interposer nrog ob lub GPU chips. Los ntawm qhov pom ntawm silicon, qhov teeb meem nrog HBM yog tias txhua qhov me me ntawm thaj chaw silicon yog ob npaug ntawm DRAM ib txwm muaj vim yog qhov interface siab-parallel xav tau rau bandwidth siab. HBM kuj tseem koom ua ke lub chip tswj logic rau hauv txhua lub stack, ua rau thaj chaw silicon nce ntxiv. Kev xam suav qhia tau tias thaj chaw silicon siv hauv 2.5D GPU architecture yog 2.5 txog 3 npaug ntawm 2.0D architecture ib txwm muaj. Raws li tau hais ua ntej, tshwj tsis yog tias cov tuam txhab foundry tau npaj rau qhov kev hloov pauv no, lub peev xwm silicon wafer yuav rov qab nruj heev.

Lub peev xwm yav tom ntej ntawm kev ua lag luam silicon wafer

Txoj cai thib ib ntawm peb txoj cai ntawm kev tsim khoom semiconductor yog tias yuav tsum tau nqis peev ntau tshaj plaws thaum muaj nyiaj tsawg tshaj plaws. Qhov no yog vim qhov xwm txheej ntawm kev lag luam, thiab cov tuam txhab semiconductor muaj teeb meem ua raws li txoj cai no. Raws li pom hauv daim duab, feem ntau cov chaw tsim khoom silicon wafer tau lees paub qhov cuam tshuam ntawm qhov kev hloov pauv no thiab tau yuav luag peb npaug ntawm lawv cov peev nyiaj tag nrho hauv ob peb lub hlis dhau los. Txawm hais tias muaj kev lag luam nyuaj, qhov no tseem yog qhov teeb meem. Qhov nthuav tshaj plaws yog tias qhov sib txawv no tau mus ntev heev. Cov tuam txhab silicon wafer muaj hmoo lossis paub qee yam uas lwm tus tsis paub. Cov saw hlau xa khoom semiconductor yog lub tshuab sijhawm uas tuaj yeem kwv yees yav tom ntej. Koj yav tom ntej yuav yog lwm tus neeg yav dhau los. Txawm hais tias peb tsis tas li tau txais cov lus teb, peb yuav luag ib txwm tau txais cov lus nug tsim nyog.