Oktober 4, 2021Von Gary Dagastine Von Smartphones, tragbaren Geräten und Automobilelektronik bis hin zu Technologien für Schulen und Krankenhäuser - digitale Technologien sind heute in praktisch allen Bereichen des modernen Lebens allgegenwärtig. Sie haben die Art und Weise, wie wir arbeiten, lernen, reisen, Gesundheitsfürsorge in Anspruch nehmen und unser Leben gestalten, in nie dagewesener Weise verändert. Halbleiter als Bausteine digitaler Technologien ermöglichen es den Anwendern, innovative Produkte zu entwickeln, die funktioneller, energieeffizienter und ressourcenschonender sind als je zuvor. Daher sind Gesundheit, Sicherheit und Wohlstand des Einzelnen und der Gesellschaft eng mit funktionsreichen Halbleitertechnologien verbunden. GlobalFoundries (GF) ist einer der weltweit führenden Halbleiterhersteller mit hochmodernen Produktionsstätten in den Vereinigten Staaten, Deutschland und Singapur. GF liefert die funktionsreichen Prozesstechnologielösungen, die in unserem Leben allgegenwärtig und für die Innovationen entscheidend sind, die zu einer grüneren, nachhaltigeren, besser vernetzten und gesünderen Welt führen. Eine wichtige Ressource für die Menschheit Unternehmen auf der ganzen Welt sind bestrebt, sauberere, effizientere und umweltfreundlichere Technologien für intelligente Mobilgeräte, Automobilsysteme, Computer und künstliche Intelligenz (KI), Kommunikations- und Rechenzentrumsinfrastrukturen sowie eine Vielzahl von Anwendungen für das Internet der Dinge (IoT) zu entwickeln, um nur einige zu nennen. Diese Anwendungen unterscheiden sich zwar stark in ihren funktionalen Anforderungen, doch haben sie alle gemeinsam, dass sie Chips benötigen, die nicht nur die erforderliche hohe Leistung und spezielle Funktionen bieten, sondern auch effizient, zuverlässig und ressourcenschonend arbeiten. GF bietet eine Reihe funktionsreicher, leistungsstarker und energieeffizienter Halbleiterplattformen und damit verbundene Dienstleistungen an, die Kunden bei der Entwicklung solcher Systeme unterstützen. Die differenzierten Technologieplattformen von GF wie RF-SOI (Silicon-on-Insulator), FD-SOI und Silizium-Photonik - in Verbindung mit Design Enablement und anwendungsspezifischen Funktionen wie Analog/RF, Embedded Memory und Advanced Packaging - schaffen Lösungen, die auf die spezifischen Bedürfnisse und Märkte der Kunden zugeschnitten sind. Ein kurzer Blick auf die drei Kernmärkte von GF zeigt, wie die bestehenden Plattformen und die Entwicklungsarbeit von GF darauf ausgerichtet sind, die Kunden bei der Erreichung ihrer Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen, wobei sich die Energieeffizienz als zentrales Ziel durch alle Bereiche zieht. In jedem Zielmarkt beschleunigen die Halbleiterplattformen von GF die Innovation und haben einen positiven Einfluss auf die Menschheit. Effizientere Technologien für Mobile und Wireless Nahezu jeder drahtlose Anruf, jede SMS, jede E-Mail, jeder Social-Media-Post und jedes Streaming-Video läuft über Chips von GF. Die führenden RF-Plattformen des Unternehmens haben die weit verbreitete Telearbeit und Fernausbildung erst möglich gemacht und erschließen die Leistung von 5G- und zukünftigen 6G-Netzwerken. Peter Gammel, VP und CTO des Geschäftsbereichs Mobile and Wireless Infrastructure (MWI) von GF, sagte, die Plattformen von GF für Bildgebung, Displays, Sicherheit und Energiemanagement in mobilen und drahtlosen Systemen seien gute Beispiele für das Engagement des Unternehmens, Kunden bei der Entwicklung nachhaltigerer Produkte zu unterstützen. "Bei Bildgebungsfunktionen gilt: Je mehr man die zu verarbeitende Datenmenge reduzieren kann, desto schneller kann ein Vorgang ausgeführt werden und desto weniger Strom wird benötigt. Durch den Wechsel von einer analogen zu einer digitalen Imaging-Architektur besteht die Möglichkeit, die Datenmenge um das 100.000-fache zu reduzieren. Wir untersuchen, wie sich dies mit der 22FDX™-Plattform von GF erreichen lässt, denn die Möglichkeit, zwischen Hochleistungsbetrieb und energieeffizientem Betrieb umzuschalten, bietet einzigartige Vorteile", sagte er. "Die 22FDX-Plattform ermöglicht gestapelte Bildsignalprozessoren für eine höhere Leistung sowie stromsparende, leckagearme und ultrakleine Speicher-Bitzellen. 22FDX wird auch zu einer Verringerung des Stromverbrauchs in Sensoren führen, indem es Architekturen ermöglicht, die nahe an den Daten und an der Bildgebung (statt an den Pixeln) arbeiten, und indem es den Stromverbrauch der Schnittstellen reduziert." Im Bereich der Displays wird die 22FDX-Plattform laut Gammel auch Display-Architekturen ermöglichen, bei denen die Daten im Verhältnis 100.000:1 so lange wie möglich komprimiert werden, um eine höhere Effizienz zu erreichen, bis sie auf das menschliche Sehsystem erweitert werden. Er beschrieb auch, wie die Technologien von GF für microLEDs (Light Emitting Diodes), eine aufstrebende Technologie für Flachbildschirme, genutzt werden können. "MicroLEDs können durch die GaN (Galliumnitrid)-Technologie von GF ermöglicht werden, die sich derzeit in der Entwicklung befindet und in eine 22FDX-Backplane integriert ist. Die Kombination ermöglicht einen leckage- und stromsparenden Betrieb, eine geringe Größe unter Verwendung von Stapellösungen und ein Co-Design von analogen und digitalen Schaltkreisfunktionen, um den besten Kompromiss zwischen Rechenleistung, Leistung und Helligkeit zu erzielen", so der Experte. Die 55 BCD Lite®-Plattform von GF ermöglicht die Integration von Silizium-LEDs und SPAD-Sensoren (Single-Photon Avalanche Diode) auf demselben Chip, um die Sicherheit mobiler und drahtloser Systeme zu erhöhen und die Privatsphäre der Nutzer zu schützen, so Gammel. Dies könnte zu mobilen Quantenkryptographie-Lösungen führen, die Zufallszahlen generieren, wenig Strom verbrauchen und ultraklein sind, um die Sicherheit von Daten zu erhöhen. GF entwickelt diese in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology und der Eidgenössischen Technischen Hochschule (EPFL). Die 55 BCD Lite-Plattform von GF ermöglicht zudem hocheffiziente Power-Management-Schaltungen, die zu einer längeren Batterielebensdauer in mobilen und drahtlosen Geräten führen und so die Menge der zu entsorgenden Batterien reduzieren. Neuartige Automobilkonnektivität, Elektrifizierung, Sicherheit und Automatisierung Von Radaren für das assistierte Fahren über Konnektivität bis hin zur Effizienzsteigerung von Elektrofahrzeugen - die Halbleitertechnologie von GF ermöglicht es den Kunden der Automobilindustrie, Fahrzeuge herzustellen, die sicherer und effizienter sind als je zuvor. Die Halbleiterplattformen von GF beschleunigen nicht nur energieeffizientere intelligente Fabriken und industrielle IoT-Anwendungen, sondern ermöglichen es den Kunden auch, immer komplexere IoT-Geräte zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, die innovativer und energieeffizienter sind und zwischen den Ladevorgängen länger laufen können. Pirooz Parvarandeh, VP und CTO der strategischen Geschäftseinheit Automotive, Industrial and Multi-market (AIM) von GF, erklärte, dass die BCD-Technologien von GF modernste Leistungsdaten bieten, die zu einer höheren Effizienz bei der Energieversorgung und -verteilung in Automobilen, intelligenten Fabriken und Rechenzentren führen. "Diese Leistung reduziert die Verlustleistung und die Verlustwärme, so dass die Kunden die Größe und das Gewicht ihrer Produkte reduzieren sowie Kühlkosten und Energie einsparen können", erklärte er. Die 22FDX-Plattform von GF ermöglicht branchenführende Radarlösungen für Fahrzeuge, die viele Vorteile für Mensch und Umwelt mit sich bringen. "Die 22FDX-Plattform ermöglicht es Kunden, Radarsysteme zu bauen, die bei gleicher Leistung weniger Strom verbrauchen, einen geringeren Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs aufweisen und eine größere Reichweite und Auflösung haben", so Parvarandeh. "Diese Leistung ermöglicht ein höheres Maß an Fahrzeugsicherheit, wodurch potenziell Leben gerettet und die Zahl der Kollisionen verringert werden kann. Der gesellschaftliche Wert der Verringerung von Todesfällen und Verletzungen ist unermesslich. Das Automotive-Team von GF arbeitet auch an einzigartigen Technologien, die für Batteriemanagementsysteme optimiert sind. In Fahrzeugen optimieren diese Systeme die Nutzung der in den Batterien gespeicherten Energie, was zu einem energieeffizienteren Fahren führt. Zudem werden Technologien von GF eingesetzt, um die Aktuatoren in Fahrzeugen energieeffizienter zu machen. Batteriemanagementsysteme werden Systeme wie batteriebetriebene Fahrzeuge, Maschinen und Roboter ermöglichen, die länger mit einer Ladung auskommen und mehr Funktionen bieten als bisher. "Wir verfolgen auch Technologien mit extrem niedrigem Stromverbrauch für eine Reihe anderer batteriebetriebener Geräte für IoT, Computer/Steuerung, Mensch-Maschine-Schnittstellen und andere Anwendungen", sagte Parvarandeh. Längerfristig konzentriert sich das GF-Team auf eine Reihe anderer nachhaltiger Technologien, darunter Plattformen, die für LED-Treiberschaltungen optimiert sind, mit dem Ziel, den Stromverbrauch von Beleuchtungsanwendungen in Häusern, Städten und Fahrzeugen zu reduzieren. Außerdem gibt es Lösungen zur Energiegewinnung, die Strom aus Wärme, Vibration und anderen Umwelteinflüssen gewinnen, für dezentrale Anwendungen, bei denen Batterien unpraktisch sind, wie z. B. bei IoT-Sensoren. Diese Energiegewinnungslösungen können die Batterielebensdauer verlängern - und benötigen weniger Energie - und haben das Potenzial, sich zu einem bedeutenden Effizienzfaktor zu entwickeln, da die Zahl der IoT-Geräte weiterhin rapide zunimmt. Energieeffizienz für Datenverarbeitung, Rechenzentren Die Halbleiterplattformen von GF adressieren direkt den bekannten "Energie-Engpass", der das explosive Wachstum von KI behindert, und ermöglichen es den Kunden, die von der Industrie und der Gesellschaft geforderte Energieeffizienz zu erreichen. GF ist auch Branchenführer bei der Silizium-Photonik-Technologie der nächsten Generation, die das unhaltbare Wachstum des Strombedarfs für die Versorgung von Rechenzentren deutlich reduzieren kann. Ted Letavic, Vice President und CTO des Geschäftsbereichs Computing and Wireless Infrastructure (CWI) von GF, hob die Energieeffizienz von Computer- und Rechenzentrumsanwendungen als ein wichtiges Nachhaltigkeitsziel von GF hervor. Letavic verwies auf die vielschichtigen Bemühungen von GF zur Steigerung der Energieeffizienz in Rechenzentren, die insgesamt einen enormen und schnell wachsenden Stromverbrauch aufweisen. "Wir setzen die 12LP+ FinFET- und 22FDX-Plattformen von GF mit Niederspannungslogik und -speicher ein, um KI-Beschleuniger zu entwickeln, die den Strombedarf für datenzentrische Workloads in Rechenzentren drastisch reduzieren können. Darüber hinaus setzt GF die 55 BCD Lite- und 22FDX-Plattformen ein, um Stromversorgungssysteme der nächsten Generation für heterogene Rechenlösungen zu entwickeln. Laut Letavic arbeitet GF auch an anderen Lösungen für Rechenzentren, die es den Kunden ermöglichen, nachhaltigere Produkte anzubieten und den nächsten Schritt auf der Nachhaltigkeitskurve zu machen. Ein Beispiel ist die Silizium-Photonik-Technologieplattform 45SPCLO, die Photonen anstelle von Elektronen verwendet, um Daten schnell und effizient von Chip zu Chip und über Netzwerke in Rechenzentren zu übertragen. Die Photonik ermöglicht die Rekonfiguration von Rechenzentren, um die Gesamtenergieeffizienz des Datentransports zu erhöhen. Laut Letavic ermöglicht GF neue photonische Rechenparadigmen mit extrem niedrigem Stromverbrauch, darunter photonische neuronale Netzwerkprozessoren im Wafermaßstab und photonische Quantenberechnungen. Beide Paradigmen bieten laut Letavic eine erhebliche Energieeinsparung pro Rechenaufgabe und fördern die Skalierung herkömmlicher Rechensysteme. Lösungen für mehr Nachhaltigkeit Die differenzierten Halbleiterplattformen von GF bieten sowohl den Kunden als auch der Gesellschaft insgesamt überzeugende Vorteile. Darüber hinaus sind unsere Investitionen in nachhaltige Produktionsverfahren ein greifbarer Beweis für unser Engagement, die Welt zu verbessern. Klicken Sie hier, um mehr über die nachhaltige Produktion und den Betrieb von GF zu erfahren.
