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GPU引發矽晶圓需求成長
人工智慧需要更多的矽產能
在供應鏈的深處，一些魔法師將沙子變成了完美的鑽石結構矽晶體盤，這是整個半導體供應鏈所必需的。
它們是半導體供應鏈的一部分，使「矽砂」的價值提高了近千倍。
你在沙灘上看到的微光就是矽。矽是一種複雜的晶體，具有脆性和固體類金屬（金屬和非金屬特性）。矽無處不在。
矽是地球上僅次於氧氣的第二常見材料，也是宇宙中第七大常見材料。
矽是一種半導體，這意味著它具有介於導體（如銅）和絕緣體（如玻璃）之間的電特性。
矽結構中微量的外來原子就能從根本上改變其行為，因此半導體級矽的純度必須高得驚人。電子級矽可接受的最低純度為99.9999999%。
這意味著每十億個原子中只允許有一個非矽原子。
好的飲用水允許有400 萬個非水分子，比半導體級矽的純度低50 萬倍。
空白矽片製造商必須將高純度矽轉化為完美的單晶結構。具體做法是在適當的溫度下將單一母晶體導入熔融矽中。隨著新的相同子晶體開始在母晶體周圍生長，矽錠就從熔融矽中慢慢形成了。
這個過程很慢，可能需要一周的時間。成品矽錠重約100 公斤，可製作3,000 多個晶片。
用非常細的鑽石線將矽錠鋸成兩根頭髮絲寬的晶片。矽切割工具的精確度非常高，操作員必須隨時接受監督，否則他們就會開始用工具對自己的頭髮做傻事。
以上對生產矽晶圓的簡單介紹過於簡化，沒有充分體現奇才們的功勞；但希望能為深入了解矽晶圓業務提供一個背景。
矽晶圓的供給與需求關係
矽晶圓市場由以下四家公司主導。長期以來，市場一直處於供需之間微妙的邊緣產能平衡狀態。
2023 年半導體銷售額的下滑使市場陷入供過於求的局面，導致晶片製造商的內部和外部庫存居高不下。
然而，這只是暫時的情況。隨著市場復甦，該行業將很快恢復到邊緣產能，並必須滿足人工智慧革命帶來的額外需求。
從基於傳統CPU 的架構向加速運算的轉型將對整個產業產生影響，因為與過去的傳統架構相比，這種轉型需要更多的矽片面積。
Nvidia 和台積電將獲得所需的矽晶圓，因為晶圓成本與系統總成本相比只是零頭。不過，這可能會對半導體產業的低價值領域造成影響。
GPU架構需要更多的矽片面積
隨著對效能要求的提高，GPU 製造商必須克服一些設計限制，才能從GPU 中獲得更高的效能。
將晶片做大顯然是獲得更高性能的一種方法，因為電子不喜歡在不同晶片之間進行長距離傳輸，這就限制了性能。然而，將晶片做大有一個實際限制，即「視網膜極限」。
光刻極限是指在半導體製造中使用的光刻機上單步曝光的晶片的最大尺寸。這項限制由光刻設備的最大磁場尺寸決定，特別是光刻製程中使用的步進器或掃描器。就最新技術而言，網罩限制通常約為858 平方毫米。
這項尺寸限制非常重要，因為它決定了一次曝光可在晶片上圖案化的最大面積。如果晶片大於這個限制，則需要多次曝光才能完全圖案化晶片，由於複雜性和對準挑戰，這對於大批量生產是不切實際的。
新的GB200 將克服這個限制，將兩個受微粒限制的晶片組合在一個矽中間膜上，形成一個超微粒限制2 倍的超級裸片。
其他效能限制是記憶體的數量和到記憶體的距離（即記憶體頻寬）。新型GPU 架構透過使用堆疊式高頻寬記憶體（High Bandwith Memory）來克服這個問題，該記憶體與兩個GPU 晶片安裝在相同的矽集成器上。
從矽的角度來看，HBM 的問題在於，由於創建高頻寬所需的高並行接口，每位元的矽面積是傳統DRAM 的2 倍。 HBM 還在每個堆疊中整合了一個邏輯控制晶片，增加了矽面積。
粗略計算顯示，2.5D GPU 架構使用的矽面積是傳統2.0D 架構的2.5 至3 倍。
如前所述，除非晶圓公司做好了應對這項變化的準備，否則矽晶圓的產能可能會再次非常緊張。
矽晶圓市場的未來容量
半導體製造業三大定律中的第一條是：在擁有最少資金的時候，需要投入最多的資金。這是由於行業的周期性，半導體公司很難遵循這一規律。
從下圖可以看出，大多數矽晶圓製造商都意識到了這項變化的影響，在過去幾個季度裡，他們的季度資本支出總額幾乎膨脹了三倍。儘管矽晶圓公司面臨困難的市場條件，但情況依然如此。
更有趣的是，這種趨勢很早就開始了。矽晶圓公司運氣好，或是知道一些別人不知道的事。
半導體供應鏈是一台可以預測未來的時光機。你的未來可能就是別人的過去。雖然我們並不總是能得到答案，但我們幾乎總是能得到值得探究的問題。(半導體產業觀察)
參考連結
https://semiwiki.com/artificial-intelligence/346058-blank-wafer-suppliers-are-not-totally-blank/