В настоящее время мировая индустрия искусственного интеллекта вступает в критическую фазу широкомасштабного внедрения и скоординированного развития по всей цепочке создания стоимости. От итеративной разработки крупных моделей генеративного ИИ до интеллектуальной трансформации отраслей во всех секторах ИИ стал новой формой производительной силы, способствующей глубокой интеграции цифровой экономики и реальной экономики. В этой технологической революции чипы искусственного интеллекта служат основными носителями вычислительной мощности, а полнота и сложность их цепочки поставок в значительной степени определяют верхние пределы развития отрасли. Являясь фундаментальной основой производства полупроводников, новые высокопроизводительные материалы играют незаменимую роль в прецизионных процессах производства чипов.
I. Что такое чипы искусственного интеллекта?
Чипы ИИ — это вычислительные блоки, предназначенные для обработки операций ИИ. В отличие от традиционных процессоров общего назначения, их ключевые преимущества заключаются в мощных параллельных вычислениях, эффективных матричных операциях и низком энергопотреблении. Они способны эффективно выполнять критически важные задачи искусственного интеллекта, такие как машинное обучение, глубокое обучение, вывод данных и распознавание изображений. Являясь основной аппаратной платформой для обеспечения вычислительной мощности и реализации функций искусственного интеллекта, чипы искусственного интеллекта являются ключевым фактором конкуренции в отрасли искусственного интеллекта.
II. Структура отраслевой цепочки искусственного интеллекта
Отраслевая цепочка искусственного интеллекта представляет собой комплексную экосистему, охватывающую технологические исследования и разработки, производство и сценарии применения. В общих чертах он разделен на три основных сегмента: базовый уровень восходящего потока, промежуточный производственный уровень и нижний уровень приложений.
(1) Добыча и добыча: фундаментальная поддержка
Фундаментальный уровень восходящего потока служит основой индустрии искусственного интеллекта, обеспечивая технологические исследования и разработки и ключевое сырье. Его можно условно разделить на два сегмента: во-первых, аппаратная инфраструктура, включающая литографические машины, кремниевые пластины и высокопроизводительные вычислительные серверы; Во-вторых, сервисы данных, такие как сбор и фильтрация данных, которые служат «топливом» для последующих крупномасштабных моделей.
(2) Midstream: технологии и производство
Средний уровень производства является производственным узлом отраслевой цепочки искусственного интеллекта и служит жизненно важным связующим звеном между секторами добычи и переработки. Его можно разделить на два основных сегмента: алгоритмы и модели, а также проектирование и производство микросхем.
1. Алгоритмы и модели
Эта область охватывает широкий спектр тем, включая визуальные алгоритмы, алгоритмы обработки речи и методы машинного обучения. Цель — предоставить ИИ методологическую основу для обработки данных. С другой стороны, модели — это конкретные результаты, полученные в результате обучения алгоритмов на конкретных наборах данных. Текущая основная тенденция — сосредоточиться на крупномасштабных моделях, наделив их способностью планировать, запоминать и использовать инструменты, чтобы они могли автономно выполнять сложные задачи.
2. Разработка и производство чипов
Целью проектирования является обеспечение того, чтобы чипы эффективно интегрировали три ключевые области: архитектурное определение, аппаратную реализацию и координацию программного обеспечения, обеспечивая при этом оптимальный баланс между производительностью, энергопотреблением и стоимостью.
Производство можно разделить на два этапа: изготовление пластин, упаковка и тестирование:
(1) Производство пластин: это процесс преобразования кремниевых пластин высокой чистоты в голые пластины с законченной схемной структурой с помощью десятков прецизионных процессов наномасштаба, включая фотолитографию, травление, осаждение тонких пленок, ионную имплантацию, очистку и полировку. Чипы искусственного интеллекта требуют чрезвычайно высоких производственных стандартов. В основных продуктах высокого класса используются передовые техпроцессы 7 нм и ниже, в то время как продукты следующего поколения постепенно переходят на 3 и 2 нм. Это предъявляет строгие требования к производственной среде, точности процесса и совместимости материалов: производственные помещения должны соответствовать стандартам чистых помещений классов от 10 до 100, чтобы предотвратить загрязнение пластин микроскопической пылью и примесями; допуски процесса должны контролироваться на атомном уровне, чтобы предотвратить дефекты схемы; одновременно производственный процесс предполагает работу в условиях высоких температур, высокого давления и высокой коррозионной активности, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к атмосферостойкости и чистоте вспомогательных носителей, защитных материалов и производственных помещений.
(2) Упаковка и тестирование. Процесс упаковки в основном включает в себя нарезание кубиками, утончение, склеивание, формование и свинцовую пайку пластин для обеспечения голых чипов защитным корпусом, выполняющим три ключевые функции: физическую защиту, соединение цепей и эффективное рассеивание тепла. Этап тестирования охватывает весь процесс — от изготовления пластины до упаковки и после упаковки — и включает в себя тестирование датчиков пластины, тестирование производительности чипа, тестирование надежности и тестирование энергопотребления. Для выявления несоответствующей продукции используется профессиональное оборудование, гарантирующее соответствие поставок чипов стандартам качества. Процесс тестирования чипов искусственного интеллекта более сложен и требует более высокой точности; Износостойкость, изоляционные свойства и точность испытательных приспособлений и несущих компонентов напрямую влияют на эффективность испытаний и точность результатов.
3. Далее: развертывание приложений.
Нижний уровень приложений служит «точкой выхода» ценности в индустрии искусственного интеллекта, охватывая полный спектр сценариев, таких как интеллектуальные вычислительные центры, промышленный интеллект, автономное вождение, умные города, умное здравоохранение и финансовые технологии. Интегрируя чипы искусственного интеллекта, он способствует интеллектуальной трансформации различных отраслей. От обучения больших моделей в облаке до вывода на периферийных устройствах спрос на вычислительные мощности растет в геометрической прогрессии, что приводит к дальнейшему расширению мощностей и технологическим обновлениям в сегментах среднего производства полупроводниковых пластин, упаковки и тестирования.
III. Применение изделий из пластика и углеродного волокна в производстве чипов искусственного интеллекта
Чрезвычайно суровые условия эксплуатации при изготовлении и упаковке/испытании пластин требуют вспомогательных материалов, отвечающих ключевым критериям, таким как устойчивость к высоким температурам, высокая изоляция, коррозионная стойкость, низкая деформация, высокая чистота, отсутствие выщелачивания примесей и стабильность размеров. Обычные материалы часто не отвечают этим требованиям; Taisheng предлагает высококачественные пластмассы и изделия из углеродного волокна, соответствующие этим производственным стандартам.
1. Пластиковые изделия
(1) Чистые помещения. На протяжении всего производственного процесса — от производства монокристаллического кремния до производства и упаковки интегральных схем — все операции проводятся в чистой среде. В панелях для чистых помещений обычно используются огнестойкие материалы и материалы, которые с трудом генерируют статическое электричество, а материалы окон также должны быть прозрачными. Подходящие материалы: антистатический ПВХ/ПП;
(2) Стопорные кольца CMP. Химико-механическая полировка (CMP) — важнейший процесс при производстве пластин. Стопорные кольца CMP, используемые для фиксации кремниевых пластин, являются особенно важными компонентами, которые должны обладать превосходной стойкостью к износу и коррозии, чтобы предотвратить повреждение пластин. Подходящие материалы включают PPS, PEEK и другие;
(3) Держатели вафель: Обычные держатели вафель включают в себя лодочки для вафель и транспортировочные коробки. Стабильность окружающей среды во время транспортировки и хранения пластин существенно влияет на качество пластин. Поэтому носители пластин должны обладать такими свойствами, как термостойкость, антистатические свойства и низкое газовыделение. Подходящие материалы включают ПП, ПЭЭК, ПК, ПЭИ и т. д.;
(4) Такие компоненты, как подшипники и направляющие: Компоненты оборудования для обработки полупроводников, такие как подшипники и направляющие, должны быть способны к непрерывной работе в широком диапазоне температур (от низких до высоких температур), иметь низкий износ и низкое трение, а также сохранять стабильность размеров. Обычно используемые материалы включают полиимид (ПИ) и т. д.
2. Углеродное волокно
В процессе производства пластин их необходимо перемещать между разными рабочими станциями, что требует использования вилок для пластин. Углеродное волокно — отличный выбор материала для этих вилок. В углеродном волокне используется процесс пропитки и прессования, что обеспечивает более стабильную работу. Он обеспечивает прочность на разрыв до 6000 МПа, модуль упругости материала более 780 ГПа, гашение вибраций, которое можно контролировать в течение 4 секунд, и отличную устойчивость к атмосферным воздействиям.
Качественное развитие отрасли искусственного интеллекта опирается на скоординированные усилия всей производственной цепочки, а сегменты среднего производства пластин, упаковки и тестирования являются одними из ключевых направлений масштабного внедрения отрасли. HONY PLASTIC специализируется на производстве высокопроизводительных изделий из пластика и углеродного волокна, обеспечивая полупроводниковую промышленность подходящими компонентами, отвечающими ее меняющимся потребностям.
5 основных применений пластмасс в цикле производства пластин
При обсуждении полупроводников всегда всплывает тема пластин — основы производства различных компьютерных чипов. Поскольку полупроводниковая технология продолжает развиваться в направлении меньшей ширины линий, более высокой интеграции и более сложных структур, требования к качеству пластин — «фундамента» процесса — постоянно растут. На этом фоне пластиковые материалы с их превосходными возможностями упаковки и транспортировки стали незаменимыми для соединения различных этапов процесса, снижения загрязнения и механических повреждений, улучшения чистоты и увеличения общего выхода продукции. Давайте посмотрим на некоторые распространенные применения пластмасс в производстве полупроводников.
1. Стопорные кольца CMP
Химико-механическая полировка (ХМП) — важнейший процесс в производстве пластин, используемый для достижения глобальной планаризации поверхности пластины. Во время этого процесса кремниевая пластина должна надежно удерживаться на месте с помощью стопорного кольца, чтобы обеспечить равномерную полировку и предотвратить смещение, тем самым избегая царапин или загрязнения поверхности пластины. Следовательно, материал, выбранный для этой детали, должен обладать износостойкостью, высокой стабильностью размеров, хорошей химической стойкостью и обрабатываемостью.
Раньше для изготовления зажимных колец обычно использовался полифениленсульфид (ПФС); однако полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) и хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ) все чаще используются производителями из-за их более высокой механической прочности, превосходной стабильности размеров, а также превосходной химической стойкости и износостойкости.
2. Вафельные носители
Держатели вафель используются для хранения, хранения и транспортировки пластин в процессе производства. Распространенные типы включают открывающиеся спереди держатели пластин (FOUP), коробки для транспортировки пластин (FOSB) и лодочки для пластин. Хранение составляет значительную часть производственного цикла пластин. Поэтому выбор материала имеет решающее значение, поскольку чистота и антистатические свойства носителей напрямую влияют на качество готовых пластин.
Материалы для подложек должны отвечать таким требованиям, как жаростойкость, высокая механическая прочность, низкое влагопоглощение, антистатические свойства, низкое газовыделение и низкое выщелачивание. Полиэфирэфиркетон (PEEK), перфторалкокси смола (PFA), полипропилен (PP), полиэфирсульфон (PES), поликарбонат (PC) и полиэфиримид (PEI) — все это распространенные материалы, отвечающие этим требованиям.
3. Кассеты с фотомасками
Фотомаска служит образцом узора в процессе фотолитографии и обычно состоит из подложки из кварцевого стекла с хромированным узором для блокировки света. Любые частицы или царапины на его поверхности могут стать причиной дефектов фотолитографического рисунка. Для точного переноса рисунка схемы с фотомаски на пластину, покрытую фоторезистом, крайне важно поддерживать чистоту фотомаски.
В качестве контейнера для хранения и транспортировки коробка для фотомаски должна обладать такими свойствами, как антистатические свойства, низкое газовыделение, высокая жесткость и стойкость к истиранию. Полиэфирэфиркетон (PEEK) благодаря своей высокой твердости, низкому образованию частиц, высокой чистоте и антистатическим свойствам является отличным выбором для коробок для фотомасок. Он эффективно предотвращает повреждение фотомаски, вызванное запотеванием, трением или вибрацией во время хранения и транспортировки, обеспечивая при этом чистую окружающую среду с низким выделением газов и низким ионным загрязнением. Также используется антистатический поликарбонат (ПК), но его общие характеристики немного уступают PEEK.
4. Инструменты для работы с пластинами
В процессе производства пластин или кремниевых пластин для захвата или перемещения пластин используются такие инструменты, как держатели пластин и патроны. Поскольку эти инструменты вступают в прямой контакт с поверхностью пластины, важно предотвратить образование царапин или остатков, поскольку они могут отрицательно повлиять на производительность и срок службы устройства.
Полиэфирэфиркетон (PEEK), перфторалкокси смола (PFA) и полипропилен (PP) широко используются в производстве инструментов для работы с пластинами благодаря их высокой термостойкости, превосходной износостойкости, хорошей стабильности размеров, низкой скорости газовыделения и чрезвычайно низкому влагопоглощению. Эти материалы минимизируют поверхностное трение и остатки частиц, значительно улучшая чистоту и целостность поверхности пластин.
5. Тестовые разъемы для корпусов микросхем
Тестовые разъемы подключают микросхемы к испытательному оборудованию и используются для проверки функциональности интегральных схем. Для различных типов интегральных схем требуются тестовые разъемы с соответствующими характеристиками. Требования к материалам включают высокую стабильность размеров, хорошую механическую прочность, низкое образование заусенцев, длительный срок службы, широкий диапазон температурных допусков и хорошую технологичность.
В этой области широко используются инженерные пластики, такие как PEEK, PPS, полиамидимид (PAI), полиимид (PI) и полиэфиримид (PEI).