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GlobalFoundries kündigt die nächste Generation von Silizium-Photonik-Lösungen an und arbeitet mit Branchenführern zusammen, um eine neue Ära von "More in the Data Center" voranzutreiben 

Erstmalig verfügbare Silizium-Photonik-Plattform adressiert das explosive Wachstum steigender Datenmengen bei deutlich reduziertem Stromverbrauch  

MALTA, N.Y., 7. März 2022 - GlobalFoundries Inc. (Nasdaq: GFS) (GF) gab heute bekannt, dass das Unternehmen mit Branchenführern wie Broadcom, Cisco Systems, Inc., Marvell und NVIDIA sowie bahnbrechenden Photonikern wie Ayar Labs, Lightmatter, PsiQuantum, Ranovus und Xanadu zusammenarbeitet, um innovative, einzigartige und funktionsreiche Lösungen für einige der größten Herausforderungen zu liefern, denen sich Rechenzentren heute stellen müssen.

Die mehr als 42 Milliarden vernetzten IoT-Geräte, die jährlich etwa 177 ZB an Daten generieren1 , und der steigende Stromverbrauch in Rechenzentren erfordern innovative Lösungen, um Daten schneller und energieeffizienter zu übertragen und zu berechnen. Diese wichtigen Markttrends und Auswirkungen haben den Fokus von GF auf bahnbrechende Halbleiterlösungen katalysiert, die das Potenzial von Photonen anstelle von Elektronen für die Datenübertragung nutzen, und positionieren GF als führenden Hersteller im Markt für optische Netzwerkmodule, der zwischen 2021 und 2026 mit einer CAGR von 26% wachsen und bis 2026 rund USD 4 Milliarden erreichen soll.2

GF ist stolz darauf, heute GF Fotonix™ anzukündigen, seine Silizium-Photonik-Plattform der nächsten Generation, die weitreichende Auswirkungen auf den Markt hat. GF hat aktive Design-Wins mit wichtigen Kunden, hat heute einen bedeutenden Marktanteil und erwartet, dass sein Wachstum in diesem Segment den Markt übertreffen wird.

GF kündigte zudem eine Partnerschaft mit dem Branchenführer Cisco Systems, Inc. an, um eine maßgeschneiderte Silizium-Photonik-Lösung für DCN- und DCI-Anwendungen zu entwickeln, einschließlich eines voneinander abhängigen Process Design Kits (PDK) in enger Zusammenarbeit mit dem GF-Team für Fertigungsdienstleistungen.

Unterstützung von Kunden und Partnern für Lösungen von GF Silicon Photonics

"Wir arbeiten eng mit GlobalFoundries zusammen, um optische Interconnects mit hoher Bandbreite und geringem Stromverbrauch für einige unserer führenden Rechenzentrumsprodukte zu entwickeln. NVIDIAs Interconnect-Lösungen, die mit der monolithischen GF Fotonix-Plattform hergestellt werden, werden High-Performance-Computing und KI-Anwendungen fördern und bahnbrechende Fortschritte ermöglichen." Edward Lee, Vizepräsident für Mixed-Signal-Design, NVIDIA

"Wir freuen uns, dass Global Foundries als einer unserer vertrauenswürdigen Halbleiterpartner, der eine breite Palette von Technologien und Prozessknoten abdeckt, seine Investitionen in ein Photonik-Ökosystem für Komponenten und integrierte Lösungen ausweitet", so Liming Tsau, Vice President of Foundry Engineering, Broadcom Inc.

"Die Anforderungen heutiger und zukünftiger Netzwerk- und Kommunikationsinfrastrukturen erfordern leistungsfähigere Technologien für das Design und die Herstellung unserer optischen Transceivermodule", so Bill Gartner, Senior Vice President und General Manager der Optical Systems and Optics Group, Cisco Systems, Inc. "Unsere hohen Investitionen und unsere führende Position in der Silizium-Photonik in Kombination mit der funktionsreichen Fertigungstechnologie von GF ermöglichen es uns, erstklassige Produkte zu liefern."

"Marvell ist weiterhin Branchenführer mit den leistungsstärksten Transimpedanzverstärkern und Modulatortreibern für optische Konnektivitätslösungen der nächsten Generation für Cloud-Rechenzentren und Carrier-Märkte", so Dr. Loi Nguyen, Executive Vice President, Optical and Copper Connectivity Group, Marvell. "Die neueste Silizium-Germanium (SiGe)-Technologie von GF ermöglicht es uns, die hohen Bandbreitengeschwindigkeiten und Leistungseffizienzen zu erreichen, die unsere Kunden benötigen, um ihre ständig steigenden Datenanforderungen zu erfüllen."

"Von Anfang an haben Ayar Labs und GlobalFoundries bei der Entwicklung von GF Fotonix zusammengearbeitet, von der Integration unserer PDK-Anforderungen und Prozessoptimierungen bis hin zur Demonstration des ersten funktionierenden Siliziums auf der Plattform", sagt Charles Wuischpard, CEO von Ayar Labs. "Die Kombination unserer führenden monolithischen Elektronik-/Photonik-Lösung mit GF Fotonix eröffnet eine enorme Marktchance für optische Chip-to-Chip-E/A und schafft die Voraussetzungen dafür, dass wir bis zum Jahresende erhebliche Stückzahlen ausliefern können."

"Unsere Technologie von Lightmatter ermöglicht schnellere und effizientere Berechnungen als alles andere auf dem Markt - solche Ergebnisse sind mit herkömmlichen Chips nicht möglich", sagte Nicholas Harris, CEO von Lightmatter. "Unsere Technologie der nächsten Generation wird durch die erstklassige photonische foundry Technologie von GlobalFoundries ermöglicht, und gemeinsam verändern wir die Art und Weise, wie die Welt über Photonik denkt. Dies ist erst der Anfang."

"Unsere Kunden aus den Bereichen Telekommunikation, Verteidigung und Rechenzentren brauchen innovative neue Wege, um Daten mit Lichtgeschwindigkeit zu übertragen, zu verbinden und zu berechnen", sagt Martin Zirngibl, Vice President und General Manager bei Macom. "GlobalFoundries bietet mit seiner Silizium-Photonik-Plattform Funktionen, mit denen die Kommunikation auf die nächste Stufe gehoben werden kann."

"Wir nutzen die neue Fotonix™-Plattform von GF, um kundenspezifische Silizium-Photonik-Chips zu entwickeln, die unsere Anforderungen an fortschrittliches Quanten-Computing erfüllen", so Fariba Danesh, Chief Operating Officer von PsiQuantum.

"Wir freuen uns, unsere multidisziplinären Silizium-Photonik-IP-Cores und Chiplets sowie unsere fortschrittlichen Packaging-Lösungen mit unseren Kunden zu teilen, die die Einführung neuartiger Rechenzentrumsarchitekturen vorantreiben, die auf der Integration von erstklassigen Chiplets und Co-Packaged-Optik basieren", sagte Hojjat Salemi, Chief Business Development Officer von RANOVUS. "Unsere enge Zusammenarbeit mit GlobalFoundries unterstreicht unser gemeinsames Engagement für die Bereitstellung eines vollständigen Satzes qualifizierter IP-Cores und Chiplets mit OSAT-fähigen hochvolumigen Fertigungsabläufen und einem unterstützenden Ökosystem, um das enorme Potenzial der monolithischen Silizium-Photonik zu erschließen."

"Viele Chips, die parallel arbeiten und miteinander vernetzt sind, werden benötigt, um die große Anzahl von Qubits zu verarbeiten, die für fehlertolerante Quantencomputer-Algorithmen erforderlich sind", so Zachary Vernon, Leiter der Hardware-Abteilung bei Xanadu. "Die Nutzung einer bestehenden, fortschrittlichen 300-mm-Plattform wie GF Fotonix verschafft uns einen enormen Vorteil im Rennen um einen brauchbaren, fehlerkorrigierten Quantencomputer."

"Silizium-Photonik wird heute als notwendige Technologie für die Revolution im Rechenzentrum anerkannt, und unsere führende Technologieplattform für die Halbleiterfertigung beschleunigt die Einführung in den Mainstream", so Amir Faintuch, Senior Vice President und General Manager Compute and Wired Infrastructure bei GF. "GF Fotonix ist eine funktionsreiche Plattform, die die dringendsten, komplexesten und schwierigsten Herausforderungen in Bereichen wie optische Netzwerke, Super- und Quantencomputing, Fiber-to-the-Home (FTTH), 5G-Netzwerke, Luftfahrt und Verteidigung angeht."

GF-Lösungen für die Übertragung und Berechnung von Daten mit Lichtgeschwindigkeit

GF Fotonix ist eine monolithische Plattform, die als erste in der Branche ihre differenzierten 300-mm-Photonik-Funktionen und RF-CMOS der 300-GHz-Klasse auf einem Silizium-Wafer kombiniert und so eine erstklassige Leistung in grossem Umfang bietet. GF Fotonix konsolidiert komplexe Prozesse, die zuvor auf mehrere Chips verteilt waren, auf einem einzigen Chip, indem es ein photonisches System, Hochfrequenz-Komponenten (RF) und hochleistungsfähige CMOS-Logik (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) auf einem einzigen Silizium-Chip kombiniert.

GF ist der einzige Anbieter ( foundry ) mit einer monolithischen 300-mm-Silizium-Photonik-Lösung, die die branchenweit höchste Datenrate pro Faser (0,5 TBit/s/Faser) erreicht hat. Dies ermöglicht optische Chiplets mit 1,6-3,2 TBit/s, die eine schnellere und effizientere Datenübertragung mit besserer Signalintegrität ermöglichen. Darüber hinaus ermöglicht die bis zu 10.000-fache Verbesserung der Systemfehlerrate eine künstliche Intelligenz (KI) der nächsten Generation.

GF Fotonix ermöglicht ein Höchstmaß an Integration in einen integrierten Photonik-Schaltkreis (PIC), so dass Kunden mehr Produktfunktionen integrieren und ihre Stücklisten vereinfachen können. Die Endkunden können durch eine höhere Kapazität und Leistungsfähigkeit eine bessere Leistung erzielen. Die neue Lösung ermöglicht auch innovative Packaging-Lösungen, wie die passive Befestigung für größere Faserarrays, Unterstützung für 2,5D-Packaging und On-Die-Laser.

Die Lösungen von GF Fotonix werden in der hochmodernen Produktionsstätte des Unternehmens in Malta, N.Y., hergestellt. Das PDK 1.0 wird im April 2022 verfügbar sein. Die EDA-Partner Ansys, Cadence Design Systems, Inc. und Synopsys stellen Designtools und -abläufe bereit, um die Kunden von GF und ihre Lösungen zu unterstützen. GF bietet seinen Kunden Referenzdesign-Kits, MPWs, Tests, Pre- und Post-Fab, schlüsselfertige und Halbleiterfertigungsdienste, um sie bei der schnelleren Markteinführung zu unterstützen.

Für Kunden, die diskrete, hochleistungsfähige RF-Lösungen für optische Systeme benötigen, hat GF zudem angekündigt, die GF SiGe-Plattform um neue Funktionen zu erweitern. Hochleistungs-Silizium-Germanium (SiGe)-Lösungen von GF liefern die Geschwindigkeit und Bandbreite, die für den Transport von Informationen über Glasfaser-Hochgeschwindigkeitsnetzwerke der nächsten Generation erforderlich sind.

Über GF

GlobalFoundries® (GF®) ist einer der weltweit führenden Halbleiterhersteller. GF definiert Innovation und Halbleiterfertigung neu, indem es funktionsreiche Prozesstechnologielösungen entwickelt und liefert, die eine führende Leistung in allgegenwärtigen Märkten mit hohem Wachstum bieten.GF bietet eine einzigartige Mischung aus Design-, Entwicklungs- und Fertigungsdienstleistungen. Mit einer talentierten und vielseitigen Belegschaft und einer Produktionsbasis, die sich über die USA, Europa und Asien erstreckt, ist GF eine vertrauenswürdige Technologiequelle für seine weltweiten Kunden. Weitere Informationen finden Sie unterwww.gf.com.

Kontakt:

Shannon Love
GlobalFoundries
(480) 225-7325

[email protected]

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Mehr Rechenleistung, bessere Konnektivität: Die Kombination von bewährter CMOS-Chip-Fertigung mit Silizium-Photonik zur Datenübertragung mit Lichtgeschwindigkeit

In unserem letzten Blog haben wir uns mit der sich rasch verändernden Landschaft für Halbleiter befasst. Die explosionsartige Zunahme der zu erstellenden, auszutauschenden und zu vernetzenden Daten erfordert effizientere Chips, die weniger Strom verbrauchen.  

Um diese Anforderungen im Rechenzentrum sowie in neu entstehenden Sensor- und Computeranwendungen wie künstliche Intelligenz (KI), Metaverse, Streaming, Spiele und soziale Medien zu erfüllen, suchen Hardwareentwickler und Kunden nach einer fast schon phantastischen Liste von Anforderungen: Flexibilität beim Mischen und Anpassen von Chipfunktionen in einer Vielzahl von Chipgrößen und -gehäusen, mehr Rechenleistung bei geringerem Stromverbrauch, Erschwinglichkeit und schnellere Datenübertragung.  

Im Rahmen der Übernahme von IBM Microelectronics im Jahr 2015 erwarb GF Photonik-Know-how und geistiges Eigentum von IBM Research. Seitdem hat das Unternehmen Möglichkeiten entwickelt und verfeinert, um diese in die Serienproduktion zu überführen, da die Nachfrage nach mehr Leistungsfähigkeit, besserer Energieeffizienz und höherer Bandbreite auf dem Markt wächst.  

Jetzt hat GF sein Portfolio um zwei neue Hochleistungslösungen erweitert: die GF FotonixTM Photonics-Plattform und neue, verbesserte Funktionen für die bereits verfügbare Silizium-Germanium (SiGe) 9HP-Plattform.   

GF Fotonix, das in der GF Fab 8 in Malta, New York, erhältlich ist, integriert monolithisch HF-, Digital- und Silizium-Photonik-Schaltkreise auf ein und demselben Chip und nutzt dabei die Größenordnung, Effizienz und Optimierung der 300-Millimeter-Silizium-Fertigung. Die hochvolumige Silizium-Fertigung von GF - kombiniert mit innovativem 2,5D- und 3D-Stacking - ermöglicht eine extrem hohe Integration elektrischer, optischer und kommunikativer Funktionen in einem einzigen monolithischen Design. Mit dieser Lösung können Kunden mehr Produktfunktionen auf dem Chip integrieren und die Materialliste vereinfachen.  

 Die wichtigsten Merkmale sind:  

  • Verlustarme passive Bauelemente (wie SiN- und Si-WGs, Verjüngungen, MMIs)  
  • Aktive photonische Hochleistungskomponenten (wie MZM, MRM und GePDs)  
  • Aktive und passive RFCMOS-Hochleistungsbauteile 
  • Digitale Standardzellenbibliothek 
  • V-Nuten zur Unterstützung der passiven Faserbefestigung  

Für Kunden, die diskrete Hochleistungskomponenten für optische Transceiver benötigen, kündigt GF zudem neue Funktionen für das GF SiGe (9HP) Portfolio an. Hochleistungs-Silizium-Germanium (SiGe)-Lösungen von GF liefern die Geschwindigkeit und Bandbreite, die für den Transport von Informationen über Glasfaser-Hochgeschwindigkeitsnetzwerke erforderlich sind.  

Mit diesem neuen Funktionssatz können Kunden leistungsstärkere digitale und RF-Funktionen integrieren und Skaleneffekte auf dem Silizium nutzen. Diese Option ermöglicht Datenübertragungsraten von 800 Gbit/s, um den Stromverbrauch von optischen Verbindungen in Rechenzentren zu reduzieren. Dieser neue Funktionssatz ist auch ideal für 5G- und zukünftige 6G- und ähnliche Telekommunikations- und Mobilfunkanwendungen.  

Die SiGe-Plattform von GF bietet eine maximale Bandbreite und Funktionalität bei gleichzeitiger Minimierung von Stromverbrauch und Kosten.  

GF bietet ein elektro-optisches Prozessdesign-Kit (PDK) an, das p-Zellen für photonische und elektrische Komponenten enthält, um seinen Kunden den Einstieg in das Design für Lichtgeschwindigkeit zu erleichtern. Referenzdesigns, Design-Services und Post-Fab-Services werden ebenso angeboten wie eine digitale Standardzellenbibliothek.  

GF arbeitet mit Branchenführern wie Broadcom, Cisco Systems, Inc, Marvell und NVIDIA sowie mit führenden Anbietern von Photonic Computing wie Ayar Labs, Lightmatter, PsiQuantum, Ranovus und Xanadu zusammen, um innovative, einzigartige und funktionsreiche Lösungen für einige der größten Herausforderungen zu liefern, denen sich Rechenzentren heute gegenübersehen. Erfahren Sie hiermehr .  

Um Kunden zu helfen, ihre Designs effizienter auf den Markt zu bringen, bieten die führenden EDA-Unternehmen Ansys, Cadence Design Systems, Inc. und Synopsys, Inc. Design-Tools an, die integrierte Silizium-Photonik-basierte Chips und Chiplets unterstützen. Weitere Informationen finden Sie hier. 

Ranovus liefert die weltweit ersten monolithischen 100G Optical I/O Cores für Rechenzentren der nächsten Generation auf Basis der GF Fotonix™ Plattform aus

Synopsys erweitert OptoCompiler-Unterstützung für neue GF Fotonix™-Plattform

Ansys arbeitet mit GlobalFoundries zusammen, um Silizium-Photonik-Lösungen der nächsten Generation zu liefern, die eine neue Ära von Rechenzentren vorantreiben

Cadence arbeitet mit GlobalFoundries zusammen, um das Design von Silizium-Photonik-ICs voranzutreiben

Ein perfekter Sturm: Größere Datenmengen, höherer Stromverbrauch und größere Bandbreite treiben Alternativen zum herkömmlichen CMOS-Chipherstellungsprozess voran

Fast fünf Milliarden Internetnutzer nutzen, erstellen und teilen gigantische Datenmengen. 

Während die Menge und die Art der Daten zunehmen, ist die Zahl der Möglichkeiten, Daten zu erstellen und auszutauschen, über Geräte wie Haussicherheitssysteme, Geräte, Spielsysteme, Computer und Telefone bis hin zu riesigen Datenzentren, die soziale Medien, Streaming-Inhalte, Spiele und Unternehmensanwendungen verarbeiten, explodiert. Laut einer Studie von Ericcson wird es bis 2026 mehr als 42 Milliarden vernetzte IoT-Geräte geben, die ~177 ZB an Daten erzeugen. 

Einem Bericht zufolge werden täglich 2,5 Quintillionen Bytes an Daten erzeugt, und 90 % der weltweiten Datenmenge wurde in den letzten zwei Jahren erzeugt. Ein Großteil dieser Daten ist auf die Zunahme von fast vier Milliarden Nutzern sozialer Medien weltweit zurückzuführen.

Es überrascht nicht, dass die anhaltende Pandemie angesichts von Fernunterricht und Arbeit von zu Hause aus den Hunger der Welt nach mehr Daten - und mehr Bandbreite zur gemeinsamen Nutzung der Daten - nur noch weiter gesteigert hat. Einem Branchenbericht zufolge stieg die Datennutzung zu Hause von März 2019 bis März 2020 um 38 Prozent. Derselbe Bericht stellte fest, dass die Heimarbeit während der Pandemie von durchschnittlich 17 Prozent der Arbeitnehmer auf 44 Prozent anstieg, was zu einer stärkeren Belastung der Netzwerke und einer höheren Datennutzung führte.  

Covid-19 führte auch zu einem Anstieg von 138 Prozent bei der Gruppe der so genannten Power-User, die vierteljährlich mehr als 1 Terabyte an Internetdaten verbrauchen. Allein Google zählt mehr als 63.000 Suchanfragen pro Sekunde, was 5,6 Milliarden Suchanfragen pro Tag entspricht.
 

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Amir Faintuch, SVP & GM, Computing & Wired Infrastructure SBU bei GF, erklärt, warum Silizium-Photonik eine wichtige Technologieplattform für die Datenrevolution ist.

Diese Faktoren berücksichtigen nicht ansatzweise die potenziellen Auswirkungen des entstehenden Metaverse, das die Erstellung, Speicherung und Konnektivität von noch mehr Daten erfordern wird - Daten, die mit sehr geringer Latenz und hoher Geschwindigkeit übertragen werden müssen. Das Metaverse wird zusammen mit KI, maschinellem Lernen und virtueller Realität sowie der fortschreitenden Verbreitung von vernetzten Geräten die Datenerstellung und -übertragung vorantreiben. 

Im Rechenzentrum ist neben der Bandbreite auch der Stromverbrauch ein wichtiges Kriterium geworden.  

In der Vergangenheit hat sich die Chipindustrie für die Verbindungen zwischen Systemen auf elektrische Verbindungen über Metall (Kupfer) verlassen. Elektrische SerDes (serielle Deserialisierer), die gebräuchlichste Form der elektrischen E/A, stößt an ihre Grenzen, und es gibt keinen realisierbaren Fahrplan, der über 112 Gbit/s hinausgeht, da die großen Signalverluste in kupferbasierten Verbindungen auf Leiterplattenebene es schwierig machen, Daten mit einer so hohen Datenrate weiter als ein paar Zentimeter zu übertragen.  

Die nächste Welle von Hochleistungs-Computerarchitekturen erfordert eine neue Form von E/A, die die Engpässe vermeidet, die durch elektrische E/A entstehen. Bis 2028 werden die meisten physischen Kurzstrecken-Verbindungen in Rechenzentren optisch statt elektrisch sein.  

Das steckbare Modul ist das Schlüsselelement, das elektrische Signale in optische Signale umwandelt und umgekehrt, d.h. es ist die elektro-optische Schnittstelle. 

Die steckbaren Module haben zwei wesentliche Vorteile: 

  • Standardisierung und Interoperabilität - Betreiber von Rechenzentren können Module von mehreren Anbietern beziehen, wodurch die Kosten pro Gbit/s durch Innovation und Wettbewerb gesenkt werden konnten. 
  • Modularität - Betreiber von Rechenzentren können Optiken mit kurzer Reichweite verwenden, um bis zum Ende einer Reihe von Racks in einem Rechenzentrum zu gelangen, und Optiken mit langer Reichweite, um größere Entfernungen zu einem anderen Rechenzentrum zurückzulegen. 

Diese Modularität hat auch den Formfaktor und die Standardisierung der Switch-Boxen und der Box-Faceplates, in die diese steckbaren Module eingesteckt werden, vorangetrieben. In einem typischen Schaltkasten oben im Rack eines Rechenzentrums werden mehrere steckbare Module in die Frontplatte gesteckt. Die Umwandlung von optischen in elektrische Signale erfolgt an der Frontplatte, wobei die elektrischen Hochgeschwindigkeitssignale die Cu-Leiterbahnen auf der Platine bis zum Switch-ASIC durchlaufen müssen. 

Optische Kommunikationslösungen sind in der Lage, neue Leistungsniveaus in Hyperscale-Rechenzentren, Cloud Computing und 5G-getriebenen Netzumwandlungen zu ermöglichen.Die Silizium-Photonik-Technologie, die für die optische Kommunikation verwendet wird, wird auch die Grundlage für schnell aufkommende Datenverarbeitungs- und Sensoranwendungen sein. 

In der nächsten Folge dieser Serie werden wir uns mit der Rolle neuer Optionen befassen, die die bewährten Vorteile der CMOS-Technologie mit neuen Möglichkeiten für leistungsfähigere Chips auf der Basis von Silizium-Photonik kombinieren.   

Microsoft-Führungskraft Bobby Yerramilli-Rao tritt in den Vorstand von GlobalFoundries ein

Führungskraft mit umfassenden Kenntnissen der Technologiestrategie und Erfahrung in der Leitung von Unternehmenswachstum

MALTA, N.Y., 3. März 2022 - GlobalFoundries Inc. (Nasdaq: GFS) (GF) gab heute die Ernennung von Bobby Yerramilli-Rao zum unabhängigen Mitglied des Verwaltungsrats des Unternehmens bekannt. Dr. Yerramilli-Rao ist derzeit Chief Strategy Officer und Corporate Vice President of Corporate Strategy bei Microsoft, wo er für die Entwicklung und Umsetzung wachstumsorientierter Strategien verantwortlich ist.

Die Ernennung von Dr. Yerramilli-Rao tritt mit sofortiger Wirkung in Kraft und erweitert den Vorstand von GF auf 11 Direktoren, darunter fünf unabhängige Direktoren. Er wird Mitglied des Strategie- und Technologieausschusses sein.

"Wir freuen uns, Bobby im Verwaltungsrat von GF willkommen zu heissen", sagte Ahmed Yahia Al Idrissi, Vorsitzender des Verwaltungsrats von GF. "Da die Technologie unser tägliches Leben immer mehr durchdringt und GF die nächste Wachstumsphase einleitet, um unsere Kunden noch besser bedienen zu können, sind Bobbys besondere Perspektiven und Fähigkeiten eine willkommene Ergänzung für unser Gremium. Seine Erfahrung in Führungspositionen in den Bereichen Software, Biowissenschaften, Kommunikation und anderen wachstumsstarken Sektoren wird sicherlich dazu beitragen, das nächste Innovations- und Wachstumskapitel von GF zu gestalten.

"GF konzentriert sich weiterhin auf die Neudefinition von Innovationen in der Halbleitertechnologie und -fertigung. Bobby erweitert unser strategisches und technologisches Know-how, um unsere langfristige Wachstumsstrategie voranzutreiben", sagte Tom Caulfield, CEO von GF. "Bobby bringt ein tiefes Verständnis von Technologiestrategie und Lösungsumsetzung mit, das dazu beitragen wird, die Wertschöpfung zu steigern und unsere Reichweite zu erweitern, um die zukünftigen Bedürfnisse unserer Kunden zu erfüllen."

Bevor er 2020 zu Microsoft kam, war Dr. Yerramilli-Rao Mitbegründer und geschäftsführender Gesellschafter von Fusion Global Capital, das sich auf die Beschleunigung des Wachstums von aufstrebenden Software- und Cloud-Computing-Unternehmen konzentrierte. Davor war er als Corporate Strategy Director der Vodafone Group für die globale Strategie und Akquisitionen im Bereich digitaler Dienstleistungen verantwortlich. Er verbrachte mehr als ein Jahrzehnt bei McKinsey & Company, wo er zum Partner und Co-Leiter des TMT-Bereichs aufstieg.

Dr. Yerramilli-Rao ist derzeit Mitglied des Verwaltungsrats von Cambridge Epigenetix, einem Biowissenschaftsunternehmen in Privatbesitz. Er erwarb einen Master-Abschluss in Elektrotechnik an der Universität Cambridge und einen Doktortitel in Robotik an der Universität Oxford.

Weitere Informationen über den GF-Verwaltungsrat finden Sie hier.

Über GF

GlobalFoundries® (GF®) ist einer der weltweit führenden Halbleiterhersteller. GF definiert Innovation und Halbleiterfertigung neu, indem es funktionsreiche Prozesstechnologielösungen entwickelt und liefert, die eine führende Leistung in allgegenwärtigen Märkten mit hohem Wachstum bieten. GF bietet eine einzigartige Mischung aus Design-, Entwicklungs- und Fertigungsdienstleistungen. Mit einer talentierten und vielseitigen Belegschaft und einer Produktionsbasis, die sich über die USA, Europa und Asien erstreckt, ist GF eine vertrauenswürdige Technologiequelle für seine weltweiten Kunden. Weitere Informationen finden Sie unter www.gf.com.

Kontakt:

Erica McGill
GlobalFoundries
(518) 795-5240
[email protected]

格芯®(GF®)瞄准高能效人工智能

近年来,人工智能(AI)技术取得了长足的进步,从少数应用中的有限使用发展为各种系统的重要驱动技术,现已渗透到我们生活的方方面面。

“智能”恒温器、门铃和语音助手;半自动驾驶汽车;具有预测能力的医疗监测设备;以及许多领域的众多其他应用现在都依赖于AI技术。

然而,AI及其专用子集(机器学习、深度学习和神经形态计算)存在一个致命弱点,那就是电能需求巨大且不断增长,这阻碍了其进一步发展。随着AI的计算要求越来越高及其整体使用的日益普及,AI计算和数据传输所需的电能迅速增加,进而导致了电能资源的过度使用和全球碳足迹的大幅增加。

这种电能使用增长是不可持续的。以大量使用AI的数据中心为例。2017年,美国的数据中心用电量约占全国总用电量的3%,而到2020年,这一数字翻了一番,达到6%,而且仍看不到尽头。根据行业预测,如果依旧采用当今低效的计算架构,从理论上来说,数据中心到2041年将用掉全球所有的发电量。

2020年,数据中心用电量约占全美总用电量的6%

AI能源挑战不仅限于数据中心。位于网络边缘的电池供电型物联网(IoT)设备,其整体电力需求也非常大。随着更多AI处理向边缘迁移,日益复杂的物联网设备必须变得更加高效,这样其锂离子电池才能为更多功能供电、续航时间更长且/或体积更小。这也有助于减少因废弃电池而带来更多的潜在危险锂离子废弃物。

为了应对AI能源挑战,格芯(GF)对其产品路线图做出了调整,将一系列技术创新融入其12LP/12LP+FinFET解决方案(用于数据中心和物联网边缘服务器)和22FDX® FD-SOI解决方案(用于物联网边缘)。此外,格芯还携手领先的AI研究人员,共同开发更高效的新型计算架构和算法,从而打开AI新世界的大门。

格芯正在致力于解决数据中心和电池供电物联网边缘设备(现已渗透到日常生活)不断增长的能源需求

AI的范式变革

AI系统会收集大量结构化或非结构化数据,然后根据为给定应用编写的算法对其进行处理。其目标是在数据中找到相应的关联性和模式,以此为依据做出推理和决策,并以满足应用需求的方式基于这些推理采取行动。鉴于数据集的大小和算法的复杂性,需要密集的计算机处理。

Ted Letavic格芯无线基础架构(CWI)战略业务部首席技术官兼计算和副总裁Ted Letavic表示:“目前,大多数AI任务都在云中运行,但馈入云端算法的数据集来自外部世界,并采用边缘物联网设备等模拟接口传输。基于云的AI范式能效低下,因为它需要将大量数据从网络边缘(物联网边缘)传输到数据中心,在数据中心执行计算并推导出结果,然后再将结果传输回边缘设备。这种方法不仅能效低下,而且与数据传输相关的时间也会导致系统的整体延迟,因此无法用于许多安全关键型AI应用。”

起初,AI和机器学习使用传统的通用中央处理器(CPU)。Letavic表示:“这些CPU原本是为随机存储器访问而设计的,鉴于需要不断减少在处理器和存储器之间传输数据所需的时间和能耗,这种设计带来了很多问题。我们需要改变该范式,在存储数据的存储器网络内部处理数据,而无需进行数据传输。”

他指出,计算架构因此正在发生根本性的转变。一场向特定领域计算架构演进的“设计复兴”正在拉开帷幕,这些架构对于数据流和计算路径定义明确的AI推理(训练)任务来说非常节能。这些优化的加速器类似于存储器层次结构,通常称为“数字存内计算”或“模拟存内计算”。这些加速器执行并行操作,使其成为AI核心计算类型的理想选择,并且大幅降低了总功耗,从而能够在网络边缘更充分地利用AI。

格芯12LP+使存储器效率提高4倍

为了适应架构上的这些变化,格芯进行了技术改进并启用了新的设计流程。

Letavic表示:“在我们研究的几乎每一种AI工作负载中,存储器带宽和存储器访问功率都限制了整体性能,因为必须在固定的功率预算内完成一定数量的操作,而且存储器消耗了太多的功率。因此,我们将从7nm技术开发工作中得到的一些经验应用到我们的12LP/LP+技术中,推出了支持1 GHz的0.55V SRAM存储器宏,对于典型工作负载而言,它将与存储器访问相关的能耗降低到了原来的四分之一。该解决方案针对脉动阵列处理器,可直接用于处理AI和机器学习工作负载。”

Letavic指出,格芯接下来研究了阵列架构。

“我们发现,每个客户都有不同的数据流架构,基本上没办法选择一个最佳设计。”他表示,“为了解决这个问题,我们创建了一个将逻辑和存储元件合成在一起的新颖设计流程,使它们可以非常接近地进行构建,并具有高度的灵活性。这种设计流程打破了逻辑和存储器宏合成的传统范式,这种逻辑和存储元件的混合可用于实现非常新颖的AI架构。”

格芯推出的差异化12LP+解决方案针对人工智能训练和推理应用进行了优化

Letavic指出,格芯的先进技术与新型的独特设计和合成流程相结合,构成了实现全新计算范式的强大工具,并进一步开启了AI时代。格芯正携手领先研究机构,推动该领域的重要科研工作。

Marian Verhelst博士和格芯的大学联系项目

格芯正在与一些全球领先的研究人员合作,研究这些创新架构,并为其确立客观效益和佐证点,从而让格芯的客户可以利用它们来设计更高效的AI系统。

Marian Verhelst, Ph.D.这些研究工作大多通过与IMEC等研究联盟合作展开,以及通过格芯大学合作计划(UPP)与大学教授合作展开。在该计划下,格芯与全球学术研究人员密切合作,开展利用格芯技术的创新项目。

Marian Verhelst博士是格芯的主要学术合作人员之一,她是比利时鲁汶大学的教授,同时也是Imec的研究主任。Verhelst博士是高效处理架构的全球权威专家之一。她之前曾在美国英特尔实验室工作,从事数字增强模拟和射频电路研究,并于2012年加入鲁汶大学,并创立了一个研究实验室,该实验室目前拥有16名博士生和博士后研究人员。

她的实验室科研项目涵盖各方面,从欧盟资助的长期宏观项目,到涉及向广泛从业者进行技术转让的中短期研究。她曾获得比利时André Mischke YAE奖,该奖项旨在表彰国际领先的学术研究、管理和循证决策成就。

她作为比利时青年学院和佛兰德STEM平台的前成员,是科学与教育的大力倡导者,并曾登上比利时国家电视台多个科普类节目的专访。2014年,她创立了InnovationLab,旨在为高中教师及高中生开发交互式工程项目。她也是IEEE“Women in Circuits”倡导计划的成员之一,并积极参与许多其他宣传和教育活动。

DIANA芯片——AI向前迈进的重要一步

Verhelst博士致力于研发混合神经网络芯片,该芯片不仅是全球首款将模拟存内计算和数字脉动阵列结合到一起的芯片,而且还可以在这些异构资源之间无缝划分AI算法,以实现最佳能耗性能、准确性和延迟。

该芯片名为DIANA(DIgital和ANAlog,即数字和模拟),在格芯的22FDX平台上构建,相关的论文将在本月末举行的极具声望的2022年国际固态电路会议(ISSCC)上发表。

Verhelst表示:“机器学习正在蓬勃发展,每家企业都有一个针对机器学习优化的处理器,但大多数情况下,它们都是纯粹在数字领域中设计的,使用0和1进行计算,这并不总是能实现最高效率。因此,许多研究人员现在正在研究模拟领域中的计算,甚至在SRAM存储器内部,使用各个SRAM单元之间的电流累积而不是0和1。从电能角度来看,这将更有效,从芯片密度的角度来看也是如此,因为它允许在每平方毫米上进行更多的计算。”

“到目前为止,我们已经取得了一些不错的成果,但仅适用于恰好与存储器形状完美匹配的特定机器学习网络。对于其他网络来说,算法不一定能有效运行。”她补充道,“DIANA芯片包含一个主机处理器以及一个数字和模拟存储器协处理器。对于神经网络的每一层,它都可以将指定层分派给推理加速器或协处理器,以确保尽可能高效地运行。所有操作都是并行运行,中间数据在各层之间有效共享。”

为了实现这一目标,Verhelst的团队开发了先进的调度程序和映射程序,用于分析芯片的硬件特性,以确定最优能效或最优延迟的“计算顺序”,即如何在芯片上运行给定算法。

“算法运行可以采用很多方法,具体取决于存储器大小、它的特性、处理阵列中有多少计算元件等。”她表示,“因此,我们开发了一些工具,您可以在其中输入硬件特性,并帮助您根据工作负载找到适合的最佳解决方案。”

正在进行的合作

DIANA芯片是Verhelst与格芯的最新合作成果,该次合作大约始于五年前,当时格芯为她的一名博士生提供了机会,使用22FDX技术流片视频处理芯片,该芯片可以高效并行执行数百个操作。

格芯的22FDX边缘AI加速器经优化可缩短延迟和可操作性响应时间,通过在边缘管理数据来增强安全性和数据隐私

此外,Verhelst还使用格芯的12 LP+技术,为高度密集的计算结构构建了深度学习芯片,该芯片包含超过2,000个乘法器和大量SRAM内容。另一个处于初始阶段的项目是使用格芯的22FDX平台构建一个高占空比的机器学习芯片,专注于超低功耗运行,面向物联网、机器监控或其他须以毫瓦级功率运行的传感器节点。

她指出,格芯提供的芯片和技术合作伙伴关系非常宝贵。她表示:“生产功能完备的芯片成本极为昂贵,尤其是对于体积很大的数字处理器。与格芯合作既为我们降低了芯片门槛,又为我们提供了获得最新相关IP的途径。”

“此外,格芯还为我们提供建议和支持,解决有时候遇到的物理设计收敛工作难题,对于如此先进的技术,该工作不再是小问题。在后端需要考虑的事情有很多,当我们试图确保快速IO、出色的振荡器、最佳电源门控等性能时,格芯的制造经验确实对我们很有帮助。”

展望

当被问及格芯在更高效AI领域的下一步举措时,Letavic提到了公司在计算芯片本身的集成电压调节以及用于更高水平传输和计算效率的硅光子学方面的研发工作。

他表示:“改进供电是一种弥补较小节点功率扩展不足的方法,这已成为系统层面的真正限制。要节省应用总功耗,关键方法之一就是提高向处理器内核提供电流和电压的效率。我们正在探索各种可选方案,鉴于格芯在双极性CMOS和DMOS功率器件方面的悠久传统,这对我们来说会是一个巨大的商机。”

Letavic还提到,光子加速,即使用光(光子)替代电(电子),不仅可以通过光纤传输信号,还可用于计算本身,将会在AI中发挥重要作用。“我想说这种技术发展速度比我预期的要快得多。这是我们已有一些大学明确参与合作的另一个领域。”

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