格芯技术助力打造高效可持续发展的世界

撰文:Gary Dagastine

从智能手机、可穿戴式设备、汽车电子系统,到适用于学校和医院的各种技术,数字技术已经渗透到现代生活的方方面面。这些技术为我们的工作、学习、旅行、医疗及至整个生活带来了前所未有的变化。

半导体是数字技术的重要组成部分,它让用户能够开发比以往功能更强大、能效更高、资源消耗更少的创新产品。因此,个人和社会的健康、安全、繁荣都与功能丰富的半导体技术密不可分。

格芯(GF)是全球领先的半导体制造商,在美国、德国和新加坡设有先进的制造工厂。格芯提供了功能丰富的工艺技术解决方案,它们在我们的生活中得到普遍应用,对于创新至关重要,助力打造更环保、更加可持续、连接更紧密、更健康的世界。  

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一种对人类至关重要的资源

全球各地的公司都在开发更清洁、更高效、更有利于环保的技术,应用于智能移动设备、车载系统、计算和人工智能(AI)、通信和数据中心基础设施,以及大量物联网(IoT)应用。

虽然这些应用在功能要求上差异很大,但它们的共同之处是都需要芯片,芯片不仅要提供高性能和专门的功能,还要具备高效、可靠、节省资源的特点。  

格芯提供一系列功能丰富的高性能、高能效半导体平台及相关服务,帮助客户构建满足以上需求的系统。格芯提供差异化技术平台,例如RF-SOI(绝缘体上硅)、FD-SOI和硅光,并结合设计实现方案和特定应用功能,例如模拟/RF、嵌入式存储器和先进封装,创造针对客户特定需求和市场量身定制的解决方案。 

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快速了解一下格芯的三大核心市场就会发现,格芯的现有平台和开发工作旨在帮助客户达到可持续发展目标,将让所有设备高能效运行作为关键目标。 

在所有目标市场上,格芯半导体平台都在加快创新,从而对人类产生积极影响。  

面向移动和无线应用的更高效技术

几乎所有无线呼叫、文本、电子邮件、社交媒体帖子和流媒体视频都要通过格芯制造的芯片传输。格芯公司的领先RF平台对于广泛普及远程办公和远程教育至关重要,释放了5G网络和未来6G网络的强大力量。

Peter Gammel格芯移动和无线基础架构业务部(MWI)副总裁兼首席技术官Peter Gammel表示,格芯适用于移动和无线系统的成像、显示、安全和电源管理平台是很好的范例,证明格芯致力于帮助客户通过更有利于可持续发展的方式来开发产品。

“对于成像功能而言,在减少需要处理的数据量方面做得越多,操作就会执行得越快,需要的能耗也越少。通过从模拟成像架构迁移到数字架构,有可能将数据量减少100,000倍。我们正在研究如何使用格芯的22FDX™平台来实现这个目标,因为它能够在高性能运行与高能效运行之间切换,具有独特的优势,”他指出,“22FDX平台将能够实现堆叠式图像信号处理器,以提供性能更高的低功耗、低泄漏超小型存储器位单元。22FDX还将实现近数据计算和成像对应操作(而不是像素)架构,减少接口的功耗,进而降低传感器中的功耗。”

在显示方面,Gammel表示,22FDX平台能够让显示架构尽可能长时间保持100,000:1的数据压缩比,以此提高效率,直至数据解压,与人眼视觉系统相匹配。他还描述了格芯技术如何能够用于microLED(发光二极管),这是一种新兴的平板显示技术。他说:“MicroLED可以采用格芯的GaN(氮化镓)技术实现,这种技术目前正在开发中,与22FDX背板集成在一起。这种组合将实现低泄漏、低功耗运行,使用堆叠解决方案减小尺寸,还可实现模拟和数字电路功能的协同设计,目的是在计算、功耗、亮度之间达到最佳的平衡。”

Gammel表示,为了增强移动和无线系统的安全性以保护用户隐私,格芯的55 BCD Lite®平台实现了硅基LEDSPAD(单光子雪崩二极管)在同一芯片上的集成。这样可以构建采用量子随机数生成方法的低功耗、超小形、移动设备量子密码学解决方案,以提高数据安全性。格芯正在与麻省理工学院和洛桑联邦理工学院(EPFL)协作开发这些解决方案。

格芯的55 BCD Lite平台还实现了高能效的管理电路,以延迟移动和无线设备的电池使用寿命,减少废弃的电池数量。 

创新的汽车连接、电气化、安全和自动化解决方案

从用于辅助驾驶的雷达到连接,再到提高电动汽车效率,格芯半导体技术让汽车客户能够生产比以往更加安全高效的汽车。

除了加快更高能效的智能工厂和工业物联网应用之外,格芯半导体平台还让客户能够开发更复杂的物联网设备并将其推向市场,这些设备不仅更具创意,还提供更高的能效,电池续航时间更长。

Pirooz格芯汽车、工业和多市场(AIM)战略业务部副总裁兼首席技术官Pirooz Parvarandeh表示,格芯的BCD技术提供了领先的品质,在汽车、智能工厂和数据中心应用中提高了供电和配电效率。他表示:“这种特性可以减少功率损耗和发热,让客户能够减小产品尺寸和重量,从而节省散热成本和电能。”

同时,格芯的22FDX平台实现了行业领先的汽车雷达解决方案,为用户和环境带来了诸多优势。“利用22FDX平台,客户能够构建在特定性能水平下功耗更低的雷达系统,还能降低汽车的整体能耗,增加汽车的成像距离和分辨率,”Parvarandeh说道,“这种特性可以提高汽车安全性水平,有可能挽救生命,减少碰撞事故。通过减少死伤,我们可以创造无可估量的社会价值。”

格芯汽车团队还在寻求开发针对电池管理系统优化的独特技术。在汽车中,这些系统可以优化电池储能的利用,从而实现更高能效的驾驶。此外,客户还利用格芯技术来提高汽车中致动器的能效。 

借助电池管理系统,电池供电的汽车、机械和机器人等系统能够在充电之后工作更长时间,并提供比当前更多的功能。Parvarandeh说道:“我们还在寻求为其他一系列电池供电的设备开发超低功耗技术,面向物联网、计算/控制、人机接口和其他应用。” 

从更长远的眼光来看,格芯团队专注于开发各种其他可持续发展技术,包括针对LED驱动器电路优化的平台,目的是减少在家庭、城市、汽车的照明应用中消耗的电量,例如能源收集解决方案,它能够从热量、振动和其他环境输入收集能量,适用于无法采用电池供电的远程应用,例如物联网传感器。这些能源收集解决方案能够延长电池寿命,需要消耗的电能较少,随着物联网设备数量的快速增长,它们具备大幅提升能效的潜力。

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计算和数据中心的能效

格芯半导体平台可以直接解决妨碍人工智能迅猛发展的“电能瓶颈”问题,让客户能够达到行业和社会要求的能效目标。格芯还是下一代硅光技术的行业领导者,该技术必将显著减少数据中心用电量的增长。

Ted Letavic格芯计算和有线基础架构(CWI)业务部门副总裁兼首席技术官Ted Letavic着重强调了计算和数据中心应用的能效,将它视为格芯的一个关键可持续发展目标。Letavic指出,格芯为了提高数据中心能效付出了多方面的努力,数据中心在全球的电能消耗非常庞大,而且还在快速增长。他谈到:“我们使用只有少量电压逻辑器件和存储器的格芯12LP+ FinFET22FDX平台,来开发人工智能加速器,它能够显著减少数据中心的工作负载所需的电量。”此外,格芯还在应用55 BCD Lite22FDX平台来满足异构计算解决方案对下一代供电系统的需求。

Letavic还表示,格芯正在为数据中心开发其他解决方案,让客户能够提供更具可持续性的产品,在可持续发展的道路上向前迈进。45SPCLO硅光技术平台就是一个例子,它使用光子而不是电子来快速高效地传输数据,包括在芯片之间传输,以及在数据中心网络之间传输。借助硅光技术,客户能够对数据中心进行重新配置,提高数据传输的整体能效。Letavic说,格芯实现了全新的超低功耗光子计算范式,包括晶圆级光子神经网络处理器和光子量子计算。这两种范式都可为计算类任务节省大量电能,促使我们在传统计算系统的基础上向外扩展。

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实现可持续发展的解决方案

格芯的差异化半导体平台为客户及至整个社会提供了颇具吸引力的优势。此外,格芯在可持续性制造实践方面的投入切实证明了我们致力于让世界变得更加美好。

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