ইন্ডাস্ট্রি নিউজ: জিপিইউ সিলিকন ওয়েফারের চাহিদা বাড়ায়

অক্সিজেনের পরে সিলিকন পৃথিবীর দ্বিতীয় সর্বাধিক সাধারণ উপাদান এবং মহাবিশ্বের সপ্তম সর্বাধিক সাধারণ উপাদান। সিলিকন একটি সেমিকন্ডাক্টর, যার অর্থ কন্ডাক্টর (যেমন তামা) এবং ইনসুলেটর (যেমন কাচ) এর মধ্যে বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। সিলিকন কাঠামোতে অল্প পরিমাণ বিদেশী পরমাণু মৌলিকভাবে এর আচরণ পরিবর্তন করতে পারে, তাই সেমিকন্ডাক্টর-গ্রেড সিলিকনের বিশুদ্ধতা অবশ্যই আশ্চর্যজনকভাবে বেশি হতে হবে। ইলেকট্রনিক-গ্রেড সিলিকনের জন্য গ্রহণযোগ্য সর্বনিম্ন বিশুদ্ধতা হল 99.999999%।

এর মানে হল যে প্রতি দশ বিলিয়ন পরমাণুর জন্য শুধুমাত্র একটি নন-সিলিকন পরমাণু অনুমোদিত। ভাল পানীয় জল 40 মিলিয়ন নন-ওয়াটার অণুগুলির জন্য অনুমতি দেয়, যা সেমিকন্ডাক্টর-গ্রেড সিলিকনের চেয়ে 50 মিলিয়ন গুণ কম বিশুদ্ধ।

খালি সিলিকন ওয়েফার নির্মাতাদের অবশ্যই উচ্চ-বিশুদ্ধতার সিলিকনকে নিখুঁত একক-ক্রিস্টাল কাঠামোতে রূপান্তর করতে হবে। এটি উপযুক্ত তাপমাত্রায় গলিত সিলিকনে একটি একক মাদার ক্রিস্টাল প্রবর্তন করে করা হয়। মাদার ক্রিস্টালের চারপাশে নতুন কন্যা স্ফটিক বাড়তে শুরু করলে, সিলিকন পিঙ্গটি ধীরে ধীরে গলিত সিলিকন থেকে তৈরি হয়। প্রক্রিয়াটি ধীর এবং এক সপ্তাহ সময় লাগতে পারে। সমাপ্ত সিলিকন ইঙ্গটটির ওজন প্রায় 100 কিলোগ্রাম এবং এটি 3,000 টিরও বেশি ওয়েফার তৈরি করতে পারে।

ওয়েফারগুলি খুব সূক্ষ্ম হীরার তার ব্যবহার করে পাতলা টুকরো করে কাটা হয়। সিলিকন কাটার সরঞ্জামগুলির নির্ভুলতা খুব বেশি, এবং অপারেটরদের অবশ্যই ক্রমাগত নজরদারি করতে হবে, নতুবা তারা তাদের চুলের জন্য বোকা জিনিসগুলি করতে সরঞ্জামগুলি ব্যবহার করা শুরু করবে। সিলিকন ওয়েফার উৎপাদনের সংক্ষিপ্ত ভূমিকা অত্যন্ত সরলীকৃত এবং প্রতিভাদের অবদানকে সম্পূর্ণরূপে কৃতিত্ব দেয় না; তবে এটি সিলিকন ওয়েফার ব্যবসার গভীর বোঝার জন্য একটি পটভূমি প্রদান করবে বলে আশা করা হচ্ছে।

সিলিকন ওয়েফারের সরবরাহ এবং চাহিদার সম্পর্ক

সিলিকন ওয়েফার বাজারে চারটি কোম্পানির আধিপত্য রয়েছে। দীর্ঘদিন ধরে, বাজারে সরবরাহ এবং চাহিদার মধ্যে একটি সূক্ষ্ম ভারসাম্য রয়েছে।
2023 সালে সেমিকন্ডাক্টর বিক্রির হ্রাস বাজারকে অতিরিক্ত সরবরাহের অবস্থায় নিয়ে গেছে, যার ফলে চিপ প্রস্তুতকারকদের অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক ইনভেন্টরি বেশি হয়েছে। যাইহোক, এটি শুধুমাত্র একটি অস্থায়ী পরিস্থিতি। বাজার পুনরুদ্ধার হওয়ার সাথে সাথে, শিল্পটি শীঘ্রই সক্ষমতার প্রান্তে ফিরে আসবে এবং AI বিপ্লবের দ্বারা সৃষ্ট অতিরিক্ত চাহিদা পূরণ করতে হবে। প্রথাগত CPU-ভিত্তিক আর্কিটেকচার থেকে ত্বরিত কম্পিউটিং-এ রূপান্তর সমগ্র শিল্পের উপর প্রভাব ফেলবে, যদিও, এটি সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের নিম্ন-মূল্যের অংশগুলিতে প্রভাব ফেলতে পারে।

গ্রাফিক্স প্রসেসিং ইউনিট (GPU) আর্কিটেকচারের জন্য বেশি সিলিকন এলাকা প্রয়োজন

পারফরম্যান্সের চাহিদা বাড়ার সাথে সাথে, GPU নির্মাতাদের অবশ্যই কিছু ডিজাইনের সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করতে হবে GPU গুলি থেকে উচ্চতর কর্মক্ষমতা অর্জন করতে। স্পষ্টতই, চিপটিকে বড় করা উচ্চ কার্যক্ষমতা অর্জনের একটি উপায়, কারণ ইলেক্ট্রনগুলি বিভিন্ন চিপের মধ্যে দীর্ঘ দূরত্ব ভ্রমণ করতে পছন্দ করে না, যা কর্মক্ষমতা সীমিত করে। যাইহোক, চিপটিকে বড় করার একটি ব্যবহারিক সীমাবদ্ধতা রয়েছে, যা "রেটিনা সীমা" নামে পরিচিত।

লিথোগ্রাফি সীমা একটি চিপের সর্বাধিক আকারকে বোঝায় যা সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনে ব্যবহৃত লিথোগ্রাফি মেশিনে একক ধাপে উন্মুক্ত করা যেতে পারে। এই সীমাবদ্ধতা লিথোগ্রাফি সরঞ্জামের সর্বাধিক চৌম্বক ক্ষেত্রের আকার দ্বারা নির্ধারিত হয়, বিশেষ করে লিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত স্টেপার বা স্ক্যানার। সর্বশেষ প্রযুক্তির জন্য, মুখোশের সীমা সাধারণত প্রায় 858 বর্গ মিলিমিটার। এই আকারের সীমাবদ্ধতা খুবই গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি একটি একক এক্সপোজারে ওয়েফারের উপর প্যাটার্ন করা যেতে পারে এমন সর্বাধিক এলাকা নির্ধারণ করে। যদি ওয়েফারটি এই সীমার চেয়ে বড় হয় তবে ওয়েফারটিকে সম্পূর্ণরূপে প্যাটার্ন করার জন্য একাধিক এক্সপোজারের প্রয়োজন হবে, যা জটিলতা এবং প্রান্তিককরণ চ্যালেঞ্জের কারণে ব্যাপক উত্পাদনের জন্য অব্যবহার্য। নতুন GB200 একটি সিলিকন ইন্টারলেয়ারে কণা আকারের সীমাবদ্ধতার সাথে দুটি চিপ সাবস্ট্রেটকে একত্রিত করে এই সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করবে, একটি সুপার-কণা-সীমিত স্তর তৈরি করবে যা দ্বিগুণ বড়। অন্যান্য কর্মক্ষমতা সীমাবদ্ধতা হল মেমরির পরিমাণ এবং সেই মেমরির দূরত্ব (যেমন মেমরি ব্যান্ডউইথ)। নতুন GPU আর্কিটেকচারগুলি স্ট্যাকড হাই-ব্যান্ডউইথ মেমরি (HBM) ব্যবহার করে এই সমস্যাটি কাটিয়ে উঠতে পারে যা দুটি GPU চিপ সহ একই সিলিকন ইন্টারপোজারে ইনস্টল করা আছে। সিলিকন দৃষ্টিকোণ থেকে, HBM-এর সমস্যা হল যে উচ্চ ব্যান্ডউইথের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ-সমান্তরাল ইন্টারফেসের কারণে সিলিকন এলাকার প্রতিটি বিট ঐতিহ্যগত DRAM-এর দ্বিগুণ। এইচবিএম প্রতিটি স্ট্যাকের মধ্যে একটি লজিক কন্ট্রোল চিপ সংহত করে, সিলিকন এলাকা বৃদ্ধি করে। একটি মোটামুটি গণনা দেখায় যে 2.5D GPU আর্কিটেকচারে ব্যবহৃত সিলিকন এলাকাটি ঐতিহ্যগত 2.0D আর্কিটেকচারের 2.5 থেকে 3 গুণ বেশি। আগেই উল্লেখ করা হয়েছে, ফাউন্ড্রি কোম্পানিগুলি এই পরিবর্তনের জন্য প্রস্তুত না হলে, সিলিকন ওয়েফারের ক্ষমতা আবার খুব শক্ত হয়ে যেতে পারে।

সিলিকন ওয়েফার বাজারের ভবিষ্যতের ক্ষমতা

সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিংয়ের তিনটি আইনের প্রথমটি হল সবচেয়ে বেশি অর্থ বিনিয়োগ করা প্রয়োজন যখন সর্বনিম্ন অর্থ পাওয়া যায়। এটি শিল্পের চক্রাকার প্রকৃতির কারণে, এবং সেমিকন্ডাক্টর কোম্পানিগুলির এই নিয়ম অনুসরণ করা কঠিন। চিত্রে দেখানো হয়েছে, বেশিরভাগ সিলিকন ওয়েফার নির্মাতারা এই পরিবর্তনের প্রভাবকে স্বীকৃতি দিয়েছে এবং গত কয়েক প্রান্তিকে তাদের মোট ত্রৈমাসিক মূলধন ব্যয় প্রায় তিনগুণ বাড়িয়েছে। বাজারের কঠিন পরিস্থিতি সত্ত্বেও, এটি এখনও কেস। আরও মজার বিষয় হল এই প্রবণতা দীর্ঘদিন ধরে চলে আসছে। সিলিকন ওয়েফার কোম্পানিগুলি ভাগ্যবান বা এমন কিছু জানে যা অন্যরা জানে না। সেমিকন্ডাক্টর সাপ্লাই চেইন হল একটি টাইম মেশিন যা ভবিষ্যতের ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারে। আপনার ভবিষ্যৎ অন্য কারো অতীত হতে পারে। যদিও আমরা সবসময় উত্তর পাই না, আমরা প্রায় সবসময়ই সার্থক প্রশ্ন পাই।