📌Laboratoire de recherche sur la chaîne industrielle de l'IA｜Première édition

Beaucoup de gens suivent chaque jour l'IA, Nvidia, TSMC, et connaissent des termes comme CPU, GPU, HBM, mais rares sont ceux qui peuvent expliquer clairement leurs relations.
Sans comprendre la chaîne industrielle des semi-conducteurs, il est impossible de gagner de l'argent avec l'IA.
Certaines personnes ne comprennent toujours pas pourquoi, dans une entreprise de semi-conducteurs, certaines font de la conception, d'autres de la fabrication, et d'autres encore uniquement de l'encapsulation.
Aujourd'hui, je vais clarifier ces questions en 5 minutes, en les reliant par un fil conducteur :
Comment un grain de sable devient-il une puce électronique ?
En comprenant ce fil conducteur, vous pourrez non seulement comprendre l'industrie des semi-conducteurs, mais aussi savoir d'où vient réellement la valeur d'une entreprise.
🔔① Quelle est la relation entre semi-conducteur, puce et CPU ?
(Image correspondante 01)
La première erreur que font beaucoup de gens en abordant les semi-conducteurs est de confondre ces trois termes.
En réalité, ils sont dans une relation d'inclusion.
Le semi-conducteur désigne l'ensemble de l'industrie.
Il comprend tous les maillons : matériaux, équipements, conception, fabrication, encapsulation et test.
La puce est un produit fabriqué à partir de matériaux semi-conducteurs, essentiellement un circuit intégré regroupant un grand nombre de transistors.
Et le CPU n'est qu'une catégorie de puces.
Outre le CPU, il y a le GPU, la mémoire, les puces analogiques, les puces RF, les puces d'accélération IA...
Alors retenez une phrase :
Le semi-conducteur est une industrie, la puce est un produit, et le CPU n'est qu'un type de puce.
Beaucoup de gens qui étudient les actions des semi-conducteurs aiment discuter directement d'une entreprise particulière.
Mais en réalité, avant de discuter d'une entreprise, il est plus important d'établir d'abord cette carte de la chaîne industrielle.
Sinon, c'est comme analyser une entreprise automobile sans connaître les pièces d'une voiture, on risque facilement de se perdre.
🔔② Pourquoi appelle-t-on cela "semi-conducteur" ?
(Image correspondante 02)
Les matériaux dans le monde peuvent être grossièrement classés en trois catégories.
La première est appelée conducteur. Par exemple, le cuivre, l'argent, l'aluminium. Le courant électrique peut les traverser presque librement.
La deuxième est appelée isolant. Comme le plastique, le caoutchouc, le verre, qui ne conduisent quasiment pas l'électricité.
Le semi-conducteur se situe entre les deux.
Sa principale caractéristique n'est pas de "conduire un peu l'électricité", mais de pouvoir contrôler artificiellement s'il conduit ou non.
Le matériau le plus utilisé dans les puces modernes est le silicium (Silicon).
Le silicium lui-même n'est pas un très bon conducteur, mais après dopage avec du bore, du phosphore et d'autres éléments, sa conductivité peut être contrôlée avec précision.
Les transistors ont été inventés en exploitant cette propriété.
On peut dire que sans le silicium, il n'y aurait pas d'ordinateur moderne. C'est pourquoi toute l'industrie s'appelle l'industrie des semi-conducteurs.
🔔③ Comment un grain de sable devient-il une puce ?
(Image correspondante 03)
Le point de départ d'une puce est en fait le sable de quartz le plus ordinaire. Après purification à haute température, on obtient du silicium polycristallin de haute pureté.
Mais à ce stade, on ne peut pas encore fabriquer de puce.
Car l'agencement des cristaux à l'intérieur du silicium polycristallin est désordonné, et les électrons sont facilement perturbés lorsqu'ils s'y déplacent.
Les ingénieurs utilisent alors un procédé appelé tirage Czochralski pour tirer lentement le silicium polycristallin en un lingot de silicium monocristallin. Ce n'est qu'ainsi que les électrons peuvent suivre de manière stable le chemin conçu.
Ensuite, ce lingot de silicium est découpé en fines tranches d'une épaisseur inférieure à 1 millimètre.
C'est le matériau de base le plus important de toute l'industrie des semi-conducteurs : le wafer. Beaucoup de gens croient à tort que le wafer est la puce.
En réalité, non. Le wafer est plutôt comme une feuille de papier blanc.
Tous les circuits sont d'abord dessinés sur cette feuille de papier blanc.
Ensuite, on découpe pour obtenir les puces individuelles.
Ainsi, lorsque vous voyez une entreprise dont l'activité mentionne "tranche de silicium" ou "wafer", elle ne vend pas encore des puces, mais la matière première la plus fondamentale pour fabriquer des puces.
🔔④ Comment les puces sont-elles "gravées" ?
(Image correspondante 04)
Avoir un wafer est loin d'être suffisant. Ce qui détermine vraiment les performances d'une puce, ce sont les procédés de fabrication ultérieurs.
Beaucoup de gens pensent que les puces sont "produites".
En réalité, plus précisément, elles sont sculptées couche par couche.
Tout d'abord, l'entreprise de conception de puces réalise la conception du circuit. Ensuite, l'usine de fabrication applique uniformément une résine photosensible sur la surface du wafer. Puis, à l'aide d'une machine de lithographie, le motif du circuit conçu est "exposé" sur la surface du wafer.
Les zones à conserver et celles à éliminer sont prédéfinies.
Ensuite, à l'aide d'un équipement de gravure, les parties inutiles sont "corrodées" petit à petit.
Puis, par des procédés de dépôt, d'implantation ionique, de polissage CMP, etc., de nouveaux matériaux sont empilés couche par couche.
Ensuite, on recommence : lithographie, gravure, dépôt...
Les puces avancées nécessitent souvent de répéter ce processus des centaines de fois.
Finalement, des dizaines de milliards de transistors sont construits sur une tranche de silicium de la taille d'un ongle.
C'est ainsi qu'une puce voit véritablement le jour.
À ce stade, un wafer a terminé les étapes de fabrication les plus complexes.
Mais il ne peut toujours pas être utilisé directement.
Pourquoi ?
Parce qu'il s'agit encore d'une "puce nue".
🔔⑤ Pourquoi une puce fabriquée ne peut-elle pas encore être vendue directement ?
(Image correspondante 05)
Après des milliers d'étapes telles que la lithographie, la gravure, le dépôt, un wafer est enfin terminé. Mais à ce moment-là, il ne peut toujours pas être installé dans un ordinateur ni dans un téléphone.
La raison est simple.
Parce qu'il est trop fragile.
Une vraie puce ne mesure en réalité que quelques millimètres carrés à quelques dizaines de millimètres carrés.
Une fois découpée, c'est un morceau de silicium nu.
Sans couche de protection, sans broches, et incapable de se connecter à la carte mère.
Il faut donc encore passer par deux dernières étapes :
l'encapsulation (Package) et le test (Test).
L'encapsulation ne consiste pas seulement à "emballer".
Elle remplit également trois fonctions importantes :
Premièrement, protéger la puce.
Deuxièmement, aider à dissiper la chaleur.
Troisièmement, connecter la puce aux circuits externes.
Enfin, après test, on confirme que les performances, la consommation et la stabilité répondent à toutes les exigences.
Ce n'est qu'à ce moment-là qu'une puce vraiment commercialisable voit le jour.
Beaucoup de gens pensent que l'encapsulation n'est que la dernière étape.
En réalité, à l'ère de l'IA, l'encapsulation avancée est devenue l'une des technologies les plus importantes de toute la chaîne industrielle.
Pourquoi ?
Parce que les GPU deviennent de plus en plus grands, la HBM de plus en plus abondante, et les Chiplet de plus en plus complexes.
L'encapsulation ne détermine plus seulement si la puce peut être utilisée, mais aussi la limite supérieure des performances de la puce.
C'est pourquoi, ces dernières années, l'encapsulation avancée est devenue l'une des directions les plus prisées de l'industrie.
🔔⑥ Pourquoi la division du travail dans les entreprises de semi-conducteurs est-elle de plus en plus fine ?
(Image correspondante 06)
Si vous observez l'industrie des semi-conducteurs, vous remarquerez un phénomène très intéressant. Presqu'aucune entreprise n'est capable de faire tout elle-même.
Pourquoi ?
La réponse tient en deux mots :
Trop cher.
Construire une usine de wafers avancée nécessite souvent des investissements de plusieurs dizaines de milliards de dollars. Développer un processus de fabrication avancé prend plusieurs années.
Ajoutez à cela les équipements, les matériaux, les procédés, chaque maillon nécessite une accumulation à long terme.
Ainsi, l'industrie a progressivement formé une division spécialisée du travail, chaque entreprise concentrant ses ressources sur le maillon où elle est la plus compétente.
Voilà la raison de la formation de la chaîne industrielle actuelle des semi-conducteurs.
🔔⑦ Pourquoi l'IA dynamise-t-elle toute la chaîne industrielle ?
(Image correspondante 08)
Beaucoup de gens pensent : la tendance de l'IA, c'est la tendance de Nvidia.
En réalité, ce n'est qu'un maillon de la chaîne industrielle.
Un serveur d'IA ne contient pas seulement un GPU.
Il nécessite également :
Un CPU pour l'ordonnancement.
De la HBM pour le stockage à haute vitesse.
Un PCB pour les connexions.
Un commutateur à haute vitesse pour les communications.
Un module optique pour la transmission.
Une encapsulation avancée pour intégrer le tout.
Si un maillon fait défaut, l'ensemble du serveur d'IA ne peut pas fonctionner correctement.
Ainsi, chaque dollar investi dans l'IA profite non seulement aux fabricants de GPU, mais à toute la chaîne industrielle des semi-conducteurs.
C'est pourquoi, ces deux dernières années, nous n'avons pas vu seulement la hausse de Nvidia.
Des entreprises comme TSMC, Broadcom, Micron, SK Hynix, Samsung Electronics, Applied Materials, ASML, etc., en ont également profité durablement.
🔔⑧ Pour étudier une entreprise de semi-conducteurs, répondez d'abord à une question.
(Image correspondante 09)
Quand on voit une entreprise de semi-conducteurs, il ne faut pas se précipiter sur le PE ni sur le cours de l'action.
Demandez-vous d'abord :
À quelle position de la chaîne industrielle se situe-t-elle ?
Parce que la position dans la chaîne industrielle détermine comment elle gagne de l'argent.
Les entreprises de matériaux gagnent de l'argent sur les consommables.
Les entreprises d'équipements gagnent de l'argent en vendant des machines.
Les entreprises de conception gagnent de l'argent sur la propriété intellectuelle.
Les usines de wafers gagnent de l'argent sur la capacité de fabrication.
Les usines d'encapsulation gagnent de l'argent sur les procédés avancés.
Différentes positions, des modèles commerciaux complètement différents.
Comprendre cela rend la logique d'évaluation de nombreuses entreprises très claire.
En guise de conclusion
Beaucoup de gens étudient l'IA en ne regardant qu'une seule entreprise.
Mais ce qui a vraiment déclenché la révolution de l'IA, ce n'est jamais une seule entreprise.
C'est une chaîne industrielle complète qui traverse les matériaux, les équipements, la conception, la fabrication, l'encapsulation, les serveurs et le cloud computing.
Comprendre cette chaîne industrielle vous permet de ne plus voir seulement le cours des actions, mais la logique sous-jacente des flux de capitaux à l'ère de l'IA.
Dans le prochain article, nous allons décortiquer un sujet souvent source de confusion :
Quelle est la différence entre CPU, GPU, NPU, FPGA, ASIC ?
Pourquoi l'entraînement de l'IA est-il presque impossible sans GPU ?
Pourquoi les puces d'inférence commencent-elles à fleurir ?
Où se situe la véritable compétition des puces IA ?