加里-巴顿：关注创新的新维度

作者: Gary Dagastine

每当一家公司宣布重大战略转变和重组时，市场上出现一些困惑、不确定和误解都是可以理解的，正如格芯宣布放弃7nm FinFET技术开发。

缓解这些担忧的最佳方法是客观看待事实：汽车、物联网、移动和数据中心/无线基础设施市场的芯片需求正在强劲增长。这为格芯开创了许多新机遇，通过针对这些市场进行量身定制或差异化，格芯可充分利用现有成熟技术的广泛组合。此外，这些领域的许多潜在客户是初创公司或非传统型公司，他们可以从格芯的服务产品扩充中受益。因此，放弃成本高昂的FinFET微缩投入，格芯可以重新部署其资源，以更好地抓住这些机遇。

最近，格芯全球研发部门的首席技术官兼副总裁Gary Patton博士参加纽约州萨拉托加温泉市的2018全球半导体联盟(GSA)硅峰会东部论坛，在主题演讲中阐释了行业动态并介绍了格芯的技术战略。随后，晶圆厂文件对他进行了详细采访。

FF：几十年来，电子器件的进步取决于不断缩小的晶体管尺寸，以提高集成电路的速度和处理能力。现在情况改变了吗？

Gary：微缩技术在高性能计算芯片领域中仍占有一席之地，但在其他领域，随着微缩成本不断增加，摩尔定律所带来的优势正在减少。但这并不意味着创新已经结束。好消息是，现有技术已经足够强大，通过添加新特性并以不同方式进行组合，有可能实现新的架构和计算方法。实际上，通用计算方法正转向特定行业或特定领域方法。

FF：格芯如何利用这种转变？

Gary：非常成功，我们的大部分收入来自差异化产品。支持我们一切业务行为的四大支柱是FDX、FinFET、射频和电源/模拟混合信号(AMS)技术。
我们的FDX技术专为当今的功耗敏感型应用而设计，既可提供低工作功耗和待机功耗，又可提供所需的密度和性能。它提供无与伦比的射频性能，可实现始终在线的连接、低延迟和更高的数据速率，从而帮助实现射频驱动的物联网。客户越来越关注物联网芯片设计，尤其物联网将在未来几年内从WiFi向射频转变。总的来说，今年我们有大约20个FDX生产流片，预计明年这个数字将翻一倍以上。

在FinFET方面，我们正在重新调整路线图，以便服务于未来几年采用该技术的下一波客户。通过一系列创新IP和特性，我们转变了开发资源，使14/12nm FinFET平台与客户建立更紧密的联系。例如，对于新兴企业、云和通信应用，我们正在开发一次性和多次可编程(OTP/MTP)嵌入式非易失性存储器（eNVM），以实现超高安全性能。该产品基于格芯物理上无法检测和不可克隆的电荷捕获技术，可实现市场领先的安全解决方案。该解决方案还将提供更高的SoC集成度。NVM解决方案无需额外的处理或屏蔽步骤，与基于介电熔丝技术的类似OTP解决方案相比，可提供双倍密度。

在射频方面，格芯拥有丰富的产品组合，可与建议的架构保持高度一致，并可继续发展以满足5G和其他要求。例如，RF FDX针对窄带物联网以实现深度覆盖、大规模连接和低功耗，而RF FinFET技术可提供出色的扩展和功耗性能。RFSOI使客户能够为射频前端模块、相控阵和毫米波波束成形构建先进的LNA/开关与控制功能的集成。我们的各种SiGe射频产品经过性能优化，适用于大量低功率和高功率应用，包括汽车雷达/激光雷达、基站、有线/光纤/毫米波通信和相控阵通信。顺带一提，客户越来越青睐我们基于SiGe的产品和CMOS集成，以取代传统上用于蜂窝和Wi-Fi功率放大器的GaAs工艺。

我们的AMS产品涵盖各种工艺节点(180-40nm)和电压(3-700V)，为客户提供出色的功能和价位组合选择。BCD/BCDLite和高压(HV)技术基于格芯的高效HV CMOS工艺，包括电源和HV晶体管、精密模拟无源器件和NVM存储器，适用于各种传统和新兴的移动、汽车、物联网和其他应用。

FF：您在演讲中提到先进封装是格芯强大的差异化优势。这是如何实现的？

Gary：格芯高性能、经济高效的2.5D、3D和硅光子学先进封装技术为四大支柱提供支持，直接面向新兴应用，如5G、网络/基站、AI/ML以及先进的汽车解决方案。

例如，我们的硅过孔(TSV)技术非常适合差异化应用，包括用于射频应用的TSV；用于功率放大器的接地TSV；用于射频芯片中堆叠天线和/或其他无源器件的隔离TSV（以获得出色的信号完整性和/或移动前端模块尺寸的显著减小）。此外，TSV通过2.5D和3D芯片堆叠实现，可使存储器更靠近逻辑器件，从而减少延迟和功耗。通过异构芯片分区和功能重复使用（例如，与传统的单芯片2D设计相比，使用堆叠封装架构可将I/O、逻辑和存储器功能分成尺寸更小、成本更低的芯片），芯片堆叠可提供显著的成本优势。

至于硅光子(SiPh) IC，我们将通过格芯的SiPh代工产品提供光纤连接和激光连接两种封装技术。

我们一直与主要OSAT合作完成先进封装产品的认证。针对3D封装，我们将根据产品热需求在OSAT端支持多种热解决方案选项，另外应指出，我们已经为所有先进封装解决方案开发了测试技术，以帮助客户熟悉这些方案并加快项目进展。

FF：格芯现已脱离CMOS极度微缩技术，公司目前的研究活动如何？

Gary：首先，有一种观点认为我们过去完全专注于前沿研究，或者说这是我们唯一关注的研究领域，事实并非如此。如何为现有产品带来新特性、增加新功能、提高性能和/或降低成本一直是我们的研发目标。FinFET技术就是一个很好的示例。首先，我们成功地在互连中集成了MIM电容，从而使性能提高10％。其次，我们开发了新的IP库，使性能进一步提高5％。目前，我们正在增强这些成熟器件的射频功能，准备5G的部署。
随着格芯的转型，研究重点将转向对成熟技术进行更积极的差异化（即创建衍生技术以实现新应用），以迎接我们一直在讨论的新机遇。

FF：这些研究工作将在哪里进行？

Gary：我们在马耳他拥有一个大型研发团队，专注于差异化CMOS技术的开发。东菲茨基尔的团队将致力于硅光子、射频和封装技术等差异化关键领域。新加坡方面正在进行40nm及以上节点的差异化电源和射频技术方研发，而伯灵顿正在开发业界领先的射频解决方案。我们将继续与世界各地的大学合作，参加各种相关主题（针对最佳市场机遇）的行业研究联盟，如imec、Fraunhofer和IME。

FF：您有什么结束语吗？

Gary：一流的公司离不开一流的员工，格芯全球晶圆厂客户流片一次成功率的出色表现让我自豪。在复杂的技术组合下实现这一目标绝非易事，这是员工和工程师才能、专业性和勤奋的证明。