作者： Dave Lammers戴夫-拉默斯

当记者们思考半导体公司之间的比较时，我们通常会深入探讨栅极长度、掩膜层、SRAM 单元大小以及其他以硬件为导向的指标。直到我自己的职业生涯中途，我才开始意识到知识产权（IP）和其他形式的设计支持对于代工厂和集成设备制造商（IDM）的成功同样重要。

当 GF 于 2018 年 8 月底宣布其 "支点 "时，公众的大部分注意力再次转向晶体管的作用，以及如何将资源重新部署到 7nm 逻辑以外的领域。是的，在摩尔定律放缓的时代，将这些努力分散到 GF 提供的 18 种不同技术（和子变体）上已经得到了相当多的理解。

需要更加强调的是知识产权（IP）的重新推动，这在一定程度上得益于 "支点 "计划。

马克-爱尔兰GLOBALFOUNDRIES 生态系统合作伙伴关系副总裁 Steve Jobs 说，12LP（FinFET）工艺是重新部署 IP 资源的一个很好的例子。在最初阶段，GF 的 12LP 工艺主要用于 CPU、GPU 和类似的高性能产品。现在，12LP 正在进入更广泛的市场，包括消费、网络、5G 无线和人工智能-机器学习（AI-ML）。这些市场往往需要不同的 IP，特别是多协议 SERDES、低功耗存储器和高速存储器接口。

"在消费领域，数字视频和机顶盒正在向 FinFET 转型。消费电子并没有引领那个（12LP）节点，但现在它正在进入FinFET。爱尔兰说："我们看到了更广泛的市场和更广泛的客户，这必须反映在我们的 IP 合作重点上。

他说，人工智能 SoC 还需要额外的 IP，包括高速 SERDES 和低功耗存储器。

用于 5G 基站的高速 SERDES

同样，5G 无线标准 "扩大了引入高速 SERDES IP 的需求，这些 IP 将用于 5G 基站和其他地方。这正是我们的客户在这些市场取得成功所需要的 IP。"他指出，无线客户可以根据自己的应用需求，选择 22FDX 全耗尽型绝缘体上硅、12LP FinFET 或其他工艺。

GF 和 Rambus发布了用于 22FDX 工艺的28-Gbps 和 32-Gbps SERDES，而就在设计自动化大会召开之前，GF 和 Synopsys 表示他们正在准备采用 12LP 工艺的 25-Gbps SERDES。"爱尔兰说："虽然它具有更广泛的市场应用，但这种 IP 对 5G 基站非常关键。

此外，GF 和Analog Bits 最近达成协议，将 Analog Bits 的模拟和混合信号 IP 设计工具包引入 12LP 技术，包括带扩频时钟生成 (SSCG) 的低功耗锁相环 (PLL)、工艺、电压和温度 (PVT) 传感器 IP 等。

"我们正在更广泛的市场上发展更深层次的合作关系，以满足对更多知识产权的需求。我们正在推动这一进程，其中不乏机遇。爱尔兰说："GF面临的挑战是如何按时、按计划获得最高质量的知识产权。

每个芯片上都有收音机

苏比-肯格利GLOBALFOUNDRIES 客户解决方案副总裁 Kengeri 说，越来越多的集成电路设计团队开始采用 FD-SOI 或传统的异质集成方法进行射频和混合信号的复杂设计，而不是依赖粗放式扩展。对于复杂的射频和模拟 SoC，Kengeri 说："IP 是 SoC 技术差异化的载体。它是设计人员提取技术差异化价值的方式。因此，IP 的全面优化和最高质量变得非常重要。

GF 在射频技术方面拥有良好的业绩记录，保持对射频 IP 的强劲投资是其后支点战略的一部分。"通信比以往任何时候都更加重要，每个芯片中都会有无线电。射频技术非常复杂，整个行业的技术水平有限。我们是射频领域的 No.通过在 IP、设计服务和射频参考块方面的投资，我们已做好充分准备，为客户提供更快的上市时间和更低的成本，同时将风险降至最低。考虑射频。考虑 GF。

跟踪 IP 准备情况

约翰-肯特晶圆代工 IP 和客户工程部副总裁 Ross 说，一个芯片设计可能需要 20 个或更多不同的 IP。"我们跟踪 IP 的准备情况，我的意思是，当客户要进行设计时，我们是否拥有所有必要的 IP？肯特说。这项准备度量标准是 "我们能否为客户提供服务的关键指标"。肯特说，另一个重要指标是首次正确性，即确保所有 IP 的直流参数都准确无误。

"我们与新客户的实地合作经验告诉我们，我们在哪些方面达到了世界一流水平，在哪些方面还有工作要做。作为一个团队，我们面临的最大挑战是平衡我们的资源，因为我们要从 7 纳米重新部署，利用团队在 7 纳米其他平台上积累的一些经验，"他说。

肯特说，GF 的其他技术平台受到了更多关注，包括不断改进 PDK（产品开发工具包）。"在过去的十年中，我们的 PDK 学习一直在不断进步，因为我们学会了及时执行。在这个过程中，我们将主要的 PDK 开发重点从 FDX 和 FinFET 转移到了 GF 为客户提供的其他 18 个系列，并在这些技术上重新部署了大量的 PDK 资源，"Kent 说。

在 22FDX 基础 IP 方面，GF 主要（但不完全）依靠 Invecas，该公司包括 IBM 内存 IP 团队的前成员。肯特谈到 Invecas 时说："这是一个伟大的团队，生产出伟大的产品。

"我们的 22FDX 基础 IP 来自 Invecas，最近我们又扩展了生态系统，纳入了 Synopsys 的汽车 IP。我们打算与多家供应商合作。与 Synopsys达成的协议包括基础 IP 以及针对 ADAS、动力总成、5G 和雷达等汽车应用的模拟和接口 IP。

地基知识产权可能很复杂

基础 IP 或 FIP 的复杂程度从简单到中等不等。具有多种电压的通用 IO 可能涉及多个不同的金属堆栈，设计可能相当复杂。"Kent 说："通常情况下，当我们发布一个库时，FIP 中会包含几千个独立的库单元。

存储器（包括静态 RAM、ROM、闪存以及最近的 MRAM）被列为 FIP，因为它们与 I/O 一样，是设计的基础。但存储器 IP 非常复杂，存在复杂的信号问题和纠错问题。

所谓的复杂 IP 通常包含大量模拟和混合信号内容。32-Gbps SERDES 可具有许多数字模式功能，以及复杂的混合信号，以支持信号和功率参数。

GF 一直在与 Everspin 合作开发支持基于 22FDX 和 FinFET 工艺的嵌入式 MRAM 的新 IP。Kent 说，与闪存相比，MRAM 具有优势，包括亚纳秒级的写入时间（而闪存的写入时间为毫秒级）和极强的抗故障能力。"肯特说："我们正在开发新的 IP（以支持 MRAM），包括模仿 SRAM 的性能等级。

汽车应用是 MRAM 的主要目标。"未来的汽车将布满传感器，一切都必须安全运行。MRAM之所以被考虑，是因为集成电路在汽车中的运行时间必须比计算机的预期运行时间更长，"Kent 说。

关于作者

戴夫-拉默斯

Dave Lammers 是 Solid State Technology 的特约撰稿人，也是 GF's Foundry Files 的特约博主。Dave 于 20 世纪 80 年代初在美联社东京分社工作时开始撰写有关半导体行业的文章，当时正值该行业快速发展时期。1985 年，他加入了《电子时报》，在东京工作的 14 年中，他报道了日本、韩国和台湾的情况。1998 年，戴夫和妻子美惠子以及四个孩子搬到奥斯汀，成立了《电子时报》德克萨斯分社。戴夫毕业于圣母大学，并在密苏里大学新闻学院获得新闻学硕士学位。

作者：加里-达加斯丁作者：加里-达加斯丁

任何想寻找具体证据证明由 5G 推动的网络连接革命已经来临的人，都应该参加最近在巴塞罗那 MWC 展览会（前身为世界移动通信大会）上由 GLOBALFOUNDRIES 赞助的专题讨论会。

会上，GF 邀请的一位专家展示了一款 64 元 28 GHz 硅基天线，该天线目前可用于毫米波 (mmWave) 5G 天线阵列。另一位嘉宾谈到了中国仅在今年就计划安装 20 万个 5G 基站，还有一位嘉宾重点介绍了各种半导体 IP 核（"IP"），这些 IP 核目前正被用于利用 GF 的差异化制造和封装技术来设计和生产 5G 芯片。

全球论坛的主题是 "智能互联，数据驱动未来"。智能连接是指数据中心、网络以及智能手机和物联网（IoT）系统等客户端（或 "边缘"）设备之间日益复杂、紧密的相互关系。这些相互关系由数据驱动，并将越来越多地通过人工智能来实现。它们将重塑所涉及的每一个行业，并以多种方式改变我们的生活。

此次活动的目的是与世界移动通信大会（MWC）与会者分享专家们的观点和意见，他们在 5G 领域的参与范围很广，从市场分析到关键产品的供应，再到软件设计工具和服务的开发，从而能够创建和测试创新的特定应用 5G 芯片。

连接性的爆炸式增长

GF 活动由 GF 全球销售、业务开发、客户和设计工程高级副总裁 Mike Cadigan 主持，首先由 GF 首席技术官兼全球客户解决方案副总裁 Subi Kengeri 作介绍性发言。

Subi 概述了全球无线连接的爆炸性增长及其带来的机遇和挑战。他强调，鉴于 6GHz 以下和毫米波 5G 应用的复杂性，网络运营商与设备、服务和 IP 提供商之间的密切合作至关重要。然后，他概述了像GF这样的半导体制造商的角色是如何演变以实现这一切的，接着谈到了GF的差异化技术为5G应用带来的一些具体优势。

"他说："我们现在生活在一个普遍且不断增长的互联世界中，这对任何人来说都不是什么新闻，但这种情况发生的速度和范围却令人匪夷所思。"2017年有180亿台联网设备，即地球上每一个人就有2.4台联网设备，但到2022年--距离现在只有短短三年时间--这一总数将增加近一倍，达到约290亿台设备。"

此外，虽然目前每月的移动数据流量约为 27 艾字节，但到 2024 年底将达到约 136 艾字节。"他说："这相当于每月 13650 亿字节的数据量，而 5G 预计将占其中的 25%。"另一种说法是，届时全球将有超过 40% 的人口使用 5G，这将使其成为有史以来在全球范围内推广速度最快的一代无线网络。"

他说，这种快速增长和全球影响力对半导体设计和制造产生了巨大影响，首先是 "创新 "一词的定义。

"过去，我们可能会把创新描述为芯片技术前沿的进步，但今天，如果认为这种创新将支持 5G 的大规模部署，那就太天真了。特别是考虑到仅设计、验证、原型开发和生产一个5纳米集成电路的成本就可能超过5亿美元"。

他说，5G领域真正的创新来自于创造出能够提供优化的5G性能，同时兼顾功耗、性能、射频能力和特定应用功能的设备。他说，"功耗和单位功能成本现在是关键指标，而不是功能大小，"他指出，随着现有工艺被用于以新的方式将技术、功能、性能和使能结合起来，成熟节点的复兴正在进行中。

GF 走在了这一趋势的前沿，拥有无数经过验证的 5G 就绪工艺。其中，22FDX 为包括移动性在内的许多应用带来了同类最佳的功率、性能和射频功能，而 8SW 射频 SOI 技术则为移动应用带来了业界领先的功率优化性能。GF 还提供一系列封装技术，这些技术对于需要散热的 5G 终端至关重要。

专家描述毫米波发展前景

苏比发言后，与这些小组成员进行了问答：

迈克-卡迪根（Mike Cadigan）在讨论中首先问乔为什么电话公司等网络运营商会决定转向 5G，以及 5G 部署的速度和步伐方面的情况。"他说："对运营商来说，5G 将大大降低他们传输每 GB 数据的成本。"2G 网络使我们传输每 GB 数据的成本从数千美元降至数十美元。如今，使用 LTE 和小基站，每 GB 的成本约为 1 美元，而使用毫米波，每 GB 的成本将低于 10c。因此，移动计划将开始像固定计划一样，提供无限数据。

他说，部署工作不会千篇一律，需要一段时间才能全面发展。他说："一些国际网络运营商，特别是瑞士和中国的运营商，已经真正抓住了这一机遇。例如，中国正在大力推进，计划在今年推出 20 万个 5G 基站，"他说。"但世界其他地区的部署将更加零散，日本和韩国是早期采用者。

在美国，不会进行全国范围的部署；相反，5G "孤岛 "将出现在4G网络中。"他说："事实上，尽管大多数网络尚未部署，但5G手机已经开始推出。(在巴塞罗那世界移动通信大会之后不久，Verizon 宣布将很快在芝加哥和明尼阿波利斯的部分地区开始提供 5G 服务，并提供无限量数据）。

随后，迈克请阿拉斯泰尔谈谈他对采用 5G 技术要求的看法。阿拉斯泰尔举起他带来的 28 GHz 硅阵列让听众观看，他说毫米波技术比 6GHz 以下的 5G 技术要复杂得多，在设备层面非常需要更高的线性功率。"他说："只要能提高硅片的线性功率，我们就必须去做。

"此外，热管理一直是无线电传输的关键，现在也是如此。我开玩笑说，几十年前，相控阵雷达刚问世时，有些第一代雷达热得都着火了。因此，我们急需在控制热量的同时提高功率效率，并在此过程中降低每台发射机的成本。他说："你可以通过电路技巧做到这一点，但从根本上说，这要从硅开始。

他说："GLOBALFOUNDRIES 为我们所做的是开发一些非常好的器件选件，让我们可以选择不同的参数，根据特定的应用定制器件，例如，我们可以提高工作电压，并根据所产生的可靠性进行建模。他说："这非常有价值，是我们两家公司深入合作的成果。

Joachim指出，设计复杂的片上系统（SoC）并非易事，要确保它们按设计实现也并非易事。这就是为什么Synopsys与GF密切合作，开发低功耗DDR内存接口（LPDDR）、高带宽内存接口（HBM）、PCI Express等IP核，以提高SOC设计人员的工作效率，降低项目风险。"除了可以使用 Synopsys 和其他 IP 提供商提供的众多 IP 内核外，如今的设计人员还可以使用高级架构探索工具，从而可以根据将在 SoC 上执行的实际软件，在架构层面优化 SoC"。

Cadigan 最后问每位小组成员，全球基金会还应该做些什么。约阿希姆说，全球论坛应该做更多已经在做的事情："复杂性在增加，这就需要更紧密的合作"。与此同时，乔重申了增强实力的重要性。"现在没有人使用滤波器，但随着我们向前迈进，附近频段将出现竞争载波，因此需要更大的功率"。

Alastair 说，封装选项只会变得越来越重要，这不仅是为了散热，也是为了适应集成度的提高。与约阿希姆一样，他也认为建模能力将变得越来越重要，尤其是在可靠性方面。

关于作者

加里-达加斯丁

Gary Dagastine 是一位作家，曾为《EE Times》、《Electronics Weekly》和许多专业媒体报道半导体行业。他是《Nanochip Fab Solutions》杂志的特约编辑，也是全球最具影响力的半导体技术会议 IEEE 国际电子器件会议 (IEDM) 的媒体关系总监。他最初就职于通用电气公司，为通用电气的电源、模拟和定制集成电路业务提供通信支持。Gary 毕业于纽约州斯克内克塔迪联合学院（Union College）。