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Relancer les études sur les semi-conducteurs à l'ère de l'IA
Relancer les études sur les semi-conducteurs à l'ère de l'IA
Description
Introduction au livre
Une carte du futur des semi-conducteurs par l'auteur à succès Jeong In-seong, auteur de « L'avenir de l'empire des semi-conducteurs » !
À l'ère de la révolution mobile et de l'intelligence artificielle, les semi-conducteurs offrent de réelles opportunités.


De l'avènement des appareils mobiles à la révolution de l'IA, l'innovation informatique ne cesse de nous surprendre.
Depuis leur apparition, les smartphones n'ont cessé d'accroître leurs fonctionnalités chaque année, et l'intelligence artificielle est même devenue capable de parler et de dessiner comme les humains.
Ces progrès se cachent derrière les semi-conducteurs, qui offrent chaque année une capacité accrue et des performances plus rapides.
Les smartphones sont apparus avec des processeurs d'application et la technologie d'encapsulation des semi-conducteurs qui les a rendus possibles, tandis que l'intelligence artificielle comme ChatGPT a été introduite avec deux types de semi-conducteurs : les GPU et la HBM.

Le problème, cependant, est que la loi de Moore et la loi de Dennard, qui ont soutenu la compétitivité des semi-conducteurs, ne fonctionnent plus aussi bien.
Comment les semi-conducteurs peuvent-ils surmonter cette crise ? Ils nécessitent désormais une innovation d’un tout autre niveau qu’auparavant.
Alors que nous continuons d'innover dans les procédés de fabrication qui rendent les dispositifs semi-conducteurs toujours plus performants, nous exigeons également des efforts sans précédent, notamment en matière d'emballage avancé qui empile plusieurs puces fabriquées en trois dimensions, de nouvelles normes telles que CXL et PIM, et même de collaboration avec les sociétés de développement de logiciels et de plateformes.


Cet ouvrage examine les défis de la miniaturisation des semi-conducteurs qui sont apparus tout au long de l'évolution des technologies de l'information, depuis l'avènement des ordinateurs jusqu'aux appareils mobiles et à l'intelligence artificielle, selon trois perspectives : leur nature et la manière dont ils ont été surmontés.


1.
De bas en haut
Nous examinons comment les défis de la miniaturisation ont été surmontés grâce à l'introduction de nouveaux équipements, à l'amélioration des procédés de fabrication, à l'empilement tridimensionnel des dispositifs et aux couches de câblage métallique arrière.
2.
De l'intérieur vers l'extérieur
Nous explorons comment les produits fabriqués avec de nouvelles technologies d'encapsulation de semi-conducteurs comme AP et HBM ont surmonté les défis de la miniaturisation des semi-conducteurs et sont devenus des partenaires dans les innovations massives de l'industrie informatique, telles que le mobile et l'intelligence artificielle.

3.
Sortie d'usine
Nous explorons un nouveau niveau d'effort pour surmonter les défis difficiles à relever avec les technologies de fabrication et d'emballage, en utilisant des technologies telles que CXL et PIM qui nécessitent une collaboration avec les clients du secteur des semi-conducteurs.

La miniaturisation est devenue un défi que les entreprises de semi-conducteurs ne peuvent relever seules.
Par conséquent, cet ouvrage prédit que de nouvelles collaborations entre les entreprises de fabrication de semi-conducteurs et les entreprises de logiciels et de plateformes sont essentielles.
Grâce à cet ouvrage, les lecteurs comprendront le contexte des nombreuses technologies et terminologies relatives aux semi-conducteurs actuellement utilisées, ainsi que la signification exacte de chaque terme.
De plus, vous aurez la possibilité d'appréhender simultanément l'innovation informatique et les nouvelles technologies des semi-conducteurs.
À l'heure où les révolutions mobile et de l'IA s'accélèrent, je recommande ce livre aux lecteurs qui souhaitent comprendre l'essence de l'industrie des semi-conducteurs et explorer ses opportunités.
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indice
Prologue : Un parcours dans le monde des semi-conducteurs, des bases jusqu’au sommet

Chapitre 1 : L'ère Moore
01.
Logiciels et ordinateurs
Le logiciel, le rêve humain
L'ordinateur, l'outil qui permet de réaliser ses rêves

02.
Transistors et ordinateurs, une bénédiction pour l'humanité
Les briques des composants informatiques : les transistors
Les deux bénédictions de la fabrication des semi-conducteurs : Moore et Dennard
Premiers gagnants : processeurs, mémoire DRAM et mémoire flash NAND

03.
Fabrication de semi-conducteurs
conception de semi-conducteurs
Fabrication de semi-conducteurs (tous procédés)
Conditionnement des semi-conducteurs (post-traitement)
Différents modèles commerciaux pour les semi-conducteurs

Chapitre 2 : Progrès en matière de micronisation et défis de la fabrication des semi-conducteurs
01.
La cruauté de l'exposition : la difficulté de dessiner des modèles
Bref historique de l'exposition
L'émergence de l'EUV et les défis pour les entreprises manufacturières
Un avenir sans nouvelles sources de lumière : High-NA

02.
Bonjour Dennard : Les semi-conducteurs qui ne fonctionnent pas bien même lorsqu'ils sont représentés en petit format
Un examen plus approfondi du fonctionnement des transistors
Effets quantiques et courant de fuite

Chapitre 3 : De la base au sommet : surmonter les obstacles tout au long du processus
01.
La méthode de miniaturisation de l'ensemble du processus
Résumé des applications de la technologie de couche dispositif
Augmenteurs de densité jetables, densité et performance

02.
Le défi de la couche active : fabriquer des transistors minuscules
Matériaux de haute qualité pour renforcer le portail : portail en métal High-k
Élargissement de la largeur effective du canal : FinFET, grille enveloppante (nanofeuille)
Augmentation de la distance effective des canaux DRAM : canal encastré
Limites de la miniaturisation des DRAM et de l'empilement des dispositifs : canal vertical
Stockage 3D : mémoire NAND 3D et DRAM 3D

03.
Le problème du câblage métallique : composants de connexion
Problèmes que la miniaturisation engendre dans le câblage métallique
Nouveaux matériaux de câblage : aluminium, cuivre, puis
Souder le monde microscopique : Contact
Blocage du courant par un film isolant mince : faible constante diélectrique (low-k)
Face arrière de la plaquette : Alimentation par la face arrière (BSPDN)

04.
Fabrication de semi-conducteurs avec des composants non améliorés : conception et mise à l’échelle
Amélioration et correction des défauts de données : codes de correction d’erreurs
Vulnérabilités en matière de sécurité physique dues à la micronisation : Rowhammer
Fabrication en collaboration avec des agences de design : DTCO
Mise en mémoire tampon pour la fabrication haute densité et haute performance : mémoire cache
Si vous ne pouvez pas rouler vite, roulez large : GDDR et HBM

Chapitre 4 : La guerre hors du processus : l’emballage
01.
L'émergence de nouveaux emballages
Termes et significations en matière d'emballage
Une perspective d'emballage : utilisation de l'espace et efficacité du câblage
Le principal contributeur à l'âge d'or de l'emballage : Mobile

02.
Progrès dans la technologie des éléments d'emballage
Réduction des distances de câblage : du câblage filaire à la puce retournée
Densification accrue des connexions : vers de meilleurs substrats de boîtier
Composants d'assemblage : cadres conducteurs (broches), billes, bosses
Entre le processus frontal et l'emballage : la couche de redistribution
Utilisation simultanée de plusieurs puces : empilement de puces et PoP
Productivité accrue et taille d'encapsulation réduite : encapsulation au niveau de la plaquette, fan-in et fan-out

03.
Exemples variés d'emballage
Des progrès considérables à partir d'une idée simple : les puces et les processeurs retournés
Combinaison de deux puces hautement interactives : encapsulation multi-puces
Conditionnement multi-puces économique : câblage et empilage de puces
La lutte contre l'épaisseur : points d'accès mobiles et architecture « package-on-package »
Nouveaux emballages pour la mémoire mobile : Vertical Fan-Out (VFO) et Vertical Copper Pillar Stack (VCS)

Chapitre 5 : Le processus complet jusqu’à la commercialisation : emballages 3D et 2,5D
01.
Avec une technologie de processus complète
Termes et significations relatifs à l'emballage avancé
Limites du perfectionnement des procédés et du conditionnement

02.
Technologies clés pour l'emballage 3D et 2.5D
Liaison par fil réalisée à l'aide d'une technologie de processus complet : TSV
L'évolution ultime des balles et des bosses : la liaison hybride
Plaquettes remplaçant les substrats : interposeurs en silicium
Seuls les avantages des substrats et des interposeurs en silicium : ponts en silicium

03.
Exemples de divers produits d'emballage 3D
Amélioration de l'efficacité de la production : empilement 3D de mémoire flash NAND et de puces
Nouveaux produits en emballage : le cache virtuel 3D d’AMD
Connectivité pour un gain de place et des connexions haute densité : HBM
Ensemble complet interposeur actif + emballage : Lakefield

04.
Exemples de divers produits d'emballage bidimensionnels et en 2,5 dimensions
Accélérateur conçu avec un format 2,5D : NVIDIA A100
Accélérateur IA avec processeur : AMD MI300A
Les limites du packaging économique : Intel Sapphire Rapids

Chapitre 6 : Sortir de l’emballage : les semi-conducteurs dédiés, un nouveau concept
01. GPU, NPU, TPU : rôles et implémentation
02. CXL : Améliorations grâce à de nouvelles normes
03. PIM : Mémoire visant à redéfinir la définition d’un ordinateur

Chapitre 7 : Changer de perspective : Les semi-conducteurs vus par les utilisateurs
01.
La tendance à la faible consommation et à la haute densité engendrée par les appareils mobiles
02.
Les semi-conducteurs haute performance révolutionnés par les réseaux neuronaux artificiels

conclusion
01.
Les défis de la micronisation : boosters jetables, tridimensionnalisation
02.
L'industrie des semi-conducteurs s'éloigne des usines
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Image détaillée
Image détaillée 1
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Dans le livre
L'industrie des semi-conducteurs est un secteur d'activité qui utilise des équipements de fabrication de semi-conducteurs pour fabriquer des composants plus petits et plus efficaces à moindre coût, puis les relie par des câbles métalliques pour produire finalement de meilleurs composants informatiques tels que des dispositifs de traitement et des dispositifs de stockage.
Les entreprises de semi-conducteurs développent de nouveaux produits et génèrent davantage de revenus grâce aux entreprises informatiques, et les personnes qui achètent de nouveaux ordinateurs hautes performances peuvent exécuter plus rapidement les programmes existants ou exécuter des programmes qu'elles ne pouvaient pas exécuter auparavant.
Une partie de la valeur ajoutée ainsi générée est réinjectée dans les entreprises de semi-conducteurs sous forme de ventes, ce qui entraîne des investissements supplémentaires dans la miniaturisation et crée un cercle vertueux qui favorise la croissance de l'industrie des semi-conducteurs et, par extension, du secteur informatique.
Autrement dit, si nous ne parvenons pas à créer des appareils plus petits et plus efficaces, ce cercle vertueux sera rompu.
--- p.61

La miniaturisation des semi-conducteurs affecte non seulement la largeur du canal, mais aussi sa longueur.
À mesure que la distance entre la source et le drain, qui sont les deux extrémités du canal du transistor, diminue chaque année en raison de la miniaturisation, l'effet de canal court, l'un des effets quantiques, commence à augmenter.
L'effet monocanal est un phénomène dans lequel le courant circule entre la source et le drain même lorsque la grille est fermée.
Nous avons précédemment abordé la question du courant de fuite entre la grille et le canal dans la technologie de grille métallique à constante diélectrique élevée (high-k), mais il est utile de comprendre l'effet monocanal comme le même phénomène se produisant entre la source et le drain.
Bien sûr, il s'agit également d'un phénomène physique inévitable qui se produit lors de la fabrication de transistors plus petits.

--- p.112

Le câblage par fil et l'empilement de puces sont les plus anciennes technologies d'encapsulation des semi-conducteurs, mais ce sont aussi les dernières à survivre sur le marché des semi-conducteurs.
Plus une technologie est ancienne, plus sa fiabilité et sa stabilité sont élevées. De plus, sa structure simple engendre des coûts de fabrication réduits, ce qui la rend particulièrement adaptée aux semi-conducteurs de mémoire, dont le prix par unité de surface est faible.
Le câblage par fil et l'empilement de puces resteront toujours d'actualité tant que le concept même d'ordinateur existera.

--- p.212

Les smartphones étant devenus indispensables, les utilisateurs ont commencé à en exiger davantage.
Parmi leurs principales exigences figuraient des performances élevées et une autonomie accrue de la batterie.
C'est comme demander une voiture qui peut transporter deux fois plus de marchandises mais qui consomme moins de carburant.
Pour répondre à cette demande, les fabricants de smartphones ont dû remplacer des composants clés par des composants moins énergivores.
Sans surprise, les produits qui consommaient le plus d'énergie étaient l'unité de traitement du smartphone, le processeur (AP), et l'unité de stockage, la mémoire.
Ces deux composants devaient être économes en énergie.
Un autre défi important consistait à gagner de la place en intégrant de petits composants dans l'appareil.
En effet, un espace plus réduit nécessite davantage de batteries ainsi que de capteurs, tels que le GPS et le NFC pour les paiements sans contact.
--- p.312
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Avis de l'éditeur
À l'ère de la révolution mobile et de l'IA, les technologies des semi-conducteurs évoluent au-delà des limites de la miniaturisation pour permettre l'émergence de l'IA.

Derrière les progrès réalisés dans le domaine du mobile et de l'intelligence artificielle qui nous étonnent chaque jour se cachent des semi-conducteurs qui offrent chaque année une capacité accrue et des performances plus rapides.
Et si les semi-conducteurs ont pu soutenir le développement informatique de cette manière, c'est grâce à la loi de Moore, qui stipule que « le nombre de transistors intégrés dans une puce semi-conductrice double environ tous les deux ans », et à la loi de Dennard, qui stipule que « lorsque la taille d'un transistor diminue, la consommation d'énergie diminue également proportionnellement ».
Ces deux principes ont constitué les axes qui soutiennent la compétitivité des semi-conducteurs « plus petits, plus rapides et consommant moins d'énergie ».

Cependant, avec l'accélération du développement des technologies mobiles et de l'intelligence artificielle, les semi-conducteurs doivent devenir plus petits, plus rapides et consommer moins d'énergie.
Le problème est que la loi de Moore et la loi de Dennard, qui ont soutenu la compétitivité des semi-conducteurs, ne fonctionnent plus aussi bien.
Comment les semi-conducteurs peuvent-ils surmonter cette crise ?

Les semi-conducteurs nécessitent désormais une innovation à un niveau différent de celui d'auparavant.
Alors que nous continuons d'innover dans les procédés de fabrication qui rendent les dispositifs semi-conducteurs toujours plus performants, nous exigeons également des efforts sans précédent, notamment en matière d'emballage avancé qui empile plusieurs puces fabriquées en trois dimensions, de nouvelles normes telles que CXL et PIM, et même de collaboration avec les sociétés de développement de logiciels et de plateformes.


Ce livre permettra aux lecteurs de comprendre les défis de la miniaturisation des semi-conducteurs qui se sont posés tout au long du développement des technologies de l'information, depuis la naissance des ordinateurs jusqu'aux appareils mobiles et à l'intelligence artificielle, ainsi que les efforts déployés pour les surmonter.
Vous comprendrez ainsi le contexte de l'émergence de nombreuses technologies et termes relatifs aux semi-conducteurs qui inondent le marché chaque année, tels que GPU, HBM, NPU, CXL, GAA et PIM, ainsi que la véritable signification de chaque terme, et vous saisirez pleinement les raisons de leur apparition.
De plus, vous découvrirez des innovations en matière de technologies de l'information et des nouvelles technologies des semi-conducteurs.


À l'heure où les révolutions mobile et de l'IA s'accélèrent, je recommande ce livre aux lecteurs qui souhaitent comprendre l'essence de l'industrie des semi-conducteurs et explorer ses opportunités.
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SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS
- Date d'émission : 10 novembre 2025
Nombre de pages, poids, dimensions : 340 pages | 560 g | 152 × 225 × 20 mm
- ISBN13 : 9791199072978
- ISBN10 : 1199072974

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