AI芯片需更大尺寸晶圆,硅晶圆厂商迎接机遇与挑战

2024-06-12 作者: 编辑

随着人工智能(AI)技术的飞速发展,对高性能芯片的需求不断增长,作为芯片制造基础的硅晶圆市场也迎来了新的发展机遇。

 

semiwiki的专文报道中指出,“硅”虽然是地球上第二丰富的化学元素,但将硅转化为高纯度硅晶圆,其中有非常复杂的技术和繁琐的过程。要生产出符合半导体芯片制造要求的硅晶圆,纯度需达到99.9999999%这意味着在每10亿个原子中,只允许有一个非硅原子存在

 

图片

 

这样的高纯度要求,使得硅晶圆的生产需要经历一系列精密的工艺过程,包括特殊长晶炉的生长、钻石切割线的精细切割等。

 

目前,全球硅晶圆市场主要由几家大厂主导,包括日本的信越化学工业(ShinEtsu)与胜高(Sumco)、中国台湾的环球晶,以及德国的世创(Siltronic AG)等。这些厂商在过去几季中,面对半导体市场的衰退和库存过高的挑战,通过增加资本支出和优化生产流程,逐步恢复了硅晶圆的供应。

 

图片

 

文章中强调,AI芯片面对性能须不断提升下,必须藉由增加面积来容纳更多的元件,从而进一步发挥最大性能。而要增加芯片面积,就必须要增加光罩的极限尺寸。就目前最新技术来说,光罩的极限尺寸约为858 mm²。一旦超过此极限尺寸就必须要透过多次的曝光来完成工作,但这样所提高的成本对于芯片大量生产来说是不确实际的。

 

就英伟达GB200的AI芯片来说,将透过在硅中介层上整合两个在最大光罩极限尺寸的芯片来达到这一芯片的生产,也借此建构出一个2倍于光罩极限尺寸的超级芯片。

 

图片

 

文章指出,随着半导体市场的复苏和AI市场的快速发展,硅晶圆的需求再次激。尤其是AI芯片,由于其需要更大的面积和更高的硅含量来容纳更多的元件和发挥最大性能,对硅晶圆的需求将进一步增加。

 

同时,高频宽内存(HBM)等新技术的应用也加剧了硅晶圆市场的紧张态势。

 

由于HBM为堆叠每个记忆单元的连接界面是传统DRAM的两倍,再加上每个堆叠都需要一个控制芯片的情况下,对于单纯硅晶圆的需求都进一步的提升。根据粗略估算,采用2.5D构架的AI芯片锁使用的硅面积,将是传统2.0D构架硅面积的2.5至3倍。厂商通过整合多个小芯片或使用新的芯片架构,如2.5D构架,来优化硅晶圆的使用效率,降低生产成本。

 

图片

 

专家指出,硅晶圆市场的未来发展将受到半导体产业复苏和AI热潮的双重影响。一方面,半导体市场的复苏将带动硅晶圆需求的增长;另一方面,AI技术的快速发展将推动芯片性能的提升和尺寸的扩大,进一步增加硅晶圆的需求。

 

现阶段,大多数硅晶园供应商都意识到了这项变化的影响,并且在过去几季当中其合并的单季资本支出几乎增加了三倍。更有趣的是,这种趋势很久以前就开始了。在半导体市场的复苏以及AI热潮下,硅晶圆厂商的应对方式,或许将左右未来半导体产业与市场的发展。

微信扫一扫,一键转发