📌Лаборатория цепочки ИИ | Выпуск 1 <5 минут, чтобы понять цепочку полупроводниковой промышленности>

Многие люди каждый день смотрят на ИИ, NVIDIA, TSMC, знают такие термины, как CPU, GPU, HBM, но немногие могут четко объяснить взаимосвязи между ними.
Если не разобраться в цепочке полупроводниковой промышленности, заработать на ИИ невозможно.
Некоторые до сих пор не понимают, почему одни полупроводниковые компании занимаются проектированием, другие – производством, а третьи – только упаковкой.
Сегодня я за 5 минут объясню эти вопросы, связав их одной главной линией:
Как из одной песчинки получается чип?
Поняв эту главную линию, вы не только разберетесь в полупроводниковой промышленности, но и узнаете, откуда на самом деле берется ценность компании.
🔔① В чем разница между полупроводниками, чипами и CPU?
(Соответствует изображению 01)
Первое заблуждение многих при знакомстве с полупроводниками – путать эти три термина.
На самом деле, они находятся в отношении включения.
Полупроводники – это вся отрасль.
Она включает в себя все этапы: материалы, оборудование, проектирование, производство, упаковку и тестирование.
Чип – это продукт, изготовленный из полупроводниковых материалов, по сути, интегральная схема с большим количеством транзисторов.
А CPU – это лишь один из типов чипов.
Помимо CPU, есть GPU, микросхемы памяти, аналоговые чипы, радиочастотные чипы, чипы для ускорения ИИ...
Поэтому запомните одну фразу:
Полупроводники – это отрасль, чипы – это продукт, CPU – лишь один из видов чипов.
Многие люди, изучая акции полупроводниковых компаний, сразу начинают обсуждать какую-то конкретную компанию.
Но на самом деле, прежде чем обсуждать компанию, гораздо важнее сначала составить карту этой цепочки.
Иначе, как если бы вы пытались анализировать автомобильную компанию, не зная, из каких деталей состоит автомобиль, легко сбиться с пути.
🔔② Почему называется "полупроводник"?
(Соответствует изображению 02)
Материалы в мире можно примерно разделить на три категории.
Первая – проводники. Например, медь, серебро, алюминий. Электрический ток проходит через них почти свободно.
Вторая – изоляторы. Например, пластик, резина, стекло. Они почти не проводят ток.
Полупроводники находятся между ними.
Их главная особенность не в том, что они "немного проводят ток", а в том, что их проводимостью можно управлять.
Самый распространенный материал в современных чипах – это кремний (Silicon).
Сам по себе кремний не является особенно хорошим проводником, но после легирования бором, фосфором и другими элементами его проводимость можно точно контролировать.
Именно на этом свойстве основано изобретение транзистора.
Можно сказать, что без кремния не было бы современных компьютеров. Поэтому вся отрасль и называется полупроводниковой.
🔔③ Как песчинка превращается в чип?
(Соответствует изображению 03)
Исходная точка для чипа – это самый обычный кварцевый песок. После высокотемпературной очистки получается высокочистый поликремний.
Но на этом этапе чип еще нельзя изготовить.
Потому что расположение кристаллов в поликремнии хаотично, и электроны при движении испытывают помехи.
Поэтому инженеры используют метод Чохральского (метод вытягивания), чтобы медленно вытянуть поликремний в цельный монокристаллический кремниевый слиток. Только так электроны смогут стабильно двигаться по заданному маршруту.
Затем этот кремниевый стержень разрезают на тонкие пластины толщиной менее 1 мм.
Это и есть самый важный базовый материал всей полупроводниковой промышленности – пластина (Wafer). Многие ошибочно думают, что пластина – это и есть чип.
На самом деле это не так. Пластина больше похожа на чистый лист бумаги.
Все схемы сначала “рисуются” на этом листе бумаги.
Затем он разрезается на отдельные чипы.
Так что в будущем, если вы увидите компанию, у которой в бизнесе указаны "кремниевые пластины" или "подложки", она продает не чипы, а самое базовое сырье для их производства.
🔔④ Как “вырезается” чип?
(Соответствует изображению 04)
Наличие пластины – это еще далеко не все. Решающим для производительности чипа является последующий производственный процесс.
Многие думают, что чипы “производятся”.
На самом деле, точнее будет сказать, что они “вырезаются” слой за слоем.
Сначала компания-разработчик чипа завершает проектирование схемы. Затем на поверхность пластины равномерно наносится фоторезист. После этого с помощью литографического оборудования спроектированная схема “экспонируется” на поверхность пластины.
Участки, которые нужно сохранить, и участки, которые нужно удалить, заранее спроектированы.
Затем с помощью оборудования для травления ненужные части постепенно “вытравливаются”.
После этого с помощью осаждения, ионной имплантации, CMP-полировки и других процессов новые материалы наносятся слой за слоем.
Затем снова литография, снова травление, снова осаждение…
В передовых чипах этот процесс может повторяться сотни раз.
В итоге десятки миллиардов транзисторов строятся на крошечном кусочке кремния размером с ноготь.
Вот так и рождается чип.
К этому моменту самая сложная часть изготовления пластины завершена.
Но она все еще не может быть использована напрямую.
Почему?
Потому что это все еще “голый чип”.
🔔⑤ Почему готовый чип нельзя сразу продавать?
(Соответствует изображению 05)
После тысяч операций, включая литографию, травление, осаждение, пластина готова. Но ее все равно нельзя установить в компьютер или телефон.
Причина проста.
Она слишком хрупкая.
Настоящий чип имеет размер от нескольких квадратных миллиметров до нескольких десятков квадратных миллиметров.
После разрезания это просто обнаженный кремний.
Нет ни защитного слоя, ни выводов, и он не может быть подключен к материнской плате.
Поэтому предстоят еще два этапа:
Упаковка (Package) и тестирование (Test).
Упаковка – это не просто “завернуть”.
Она выполняет три важные функции:
Первая – защита чипа.
Вторая – отвод тепла.
Третья – соединение чипа с внешними цепями.
Наконец, проводится тестирование, чтобы убедиться, что производительность, энергопотребление и стабильность соответствуют всем требованиям.
Только тогда рождается чип, который можно продавать.
Многие думают, что упаковка – это просто последний этап.
На самом деле, в эпоху ИИ передовая упаковка стала одной из важнейших технологий всей цепочки.
Почему?
Потому что GPU становятся все больше, HBM – все больше, Chiplet – все сложнее.
Упаковка теперь определяет не только то, может ли чип работать, но и верхний предел его производительности.
Поэтому в последние годы передовая упаковка стала одним из самых горячих направлений во всей отрасли.
🔔⑥ Почему полупроводниковые компании все больше специализируются?
(Соответствует изображению 06)
Если посмотреть на полупроводниковую отрасль, можно заметить интересную закономерность. Почти ни одна компания не делает все сама.
Почему?
Ответ всего в двух словах:
Слишком дорого.
Строительство современного завода по производству пластин стоит сотни миллиардов долларов. Разработка передового техпроцесса занимает годы.
Плюс оборудование, материалы, процессы – каждый этап требует долгосрочных накоплений.
Поэтому отрасль постепенно пришла к разделению труда. Каждая компания сосредотачивает ресурсы на том, что у нее получается лучше всего.
Вот почему сформировалась сегодняшняя цепочка полупроводниковой промышленности.
🔔⑦ Почему ИИ поднимает всю цепочку?
(Соответствует изображению 08)
Многие думают: тренд ИИ – это тренд NVIDIA.
На самом деле, это лишь одно звено в цепочке.
В ИИ-сервере есть не только GPU.
В нем также нужны:
CPU для управления,
HBM для быстрого хранения,
PCB для соединения,
высокоскоростные коммутаторы для связи,
оптические модули для передачи,
передовая упаковка для их интеграции.
Если любое звено выйдет из строя, весь сервер не будет работать.
Поэтому на каждый доллар инвестиций в ИИ выигрывают не только производители GPU, а вся полупроводниковая цепочка.
Вот почему за последние два года мы видим рост не только NVIDIA.
TSMC, Broadcom, Micron, SK Hynix, Samsung Electronics, Applied Materials, ASML и другие компании также получают выгоду.
🔔⑧ Изучая полупроводниковую компанию, сначала ответьте на один вопрос.
(Соответствует изображению 09)
Когда мы видим полупроводниковую компанию, не спешите смотреть на PE или цену акций.
Сначала задайте себе вопрос:
На каком месте в цепочке она находится?
Потому что место в цепочке определяет, на чем она зарабатывает.
Компании по производству материалов зарабатывают на расходниках.
Компании по производству оборудования зарабатывают на продаже станков.
Компании-разработчики зарабатывают на интеллектуальной собственности.
Заводы по производству пластин зарабатывают на производственных мощностях.
Компании по упаковке зарабатывают на передовых технологиях.
Разные места – совершенно разные бизнес-модели.
Поняв это, логика оценки многих компаний становится очень ясной.
В заключение
Многие люди, изучая ИИ, сосредотачиваются только на одной компании.
Но на самом деле движущей силой революции ИИ никогда не была одна компания.
Это целая цепочка, охватывающая материалы, оборудование, проектирование, производство, упаковку, серверы и облачные вычисления.
Поняв эту цепочку, вы увидите не просто цены акций, а базовую логику движения капитала во всей эпохе ИИ.
В следующем выпуске мы продолжим разбирать одну из самых запутанных тем:
В чем разница между CPU, GPU, NPU, FPGA и ASIC?
Почему обучение ИИ практически невозможно без GPU?
Почему чипы для инференса начали расцветать?
Где на самом деле происходит конкуренция ИИ-чипов?