Von 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.

Wenn Sie vor 18 Monaten die Anzahl der mit dem Internet verbundenen elektronischen Geräte, Apparate und Produkte in Ihrem Haushalt gezählt hätten, wäre die Zahl ziemlich gering gewesen.  

Doch in den letzten anderthalb Jahren ist die Zahl der "Dinge" in unseren Häusern und in unserem täglichen Leben, die mit dem Internet verbunden sind, dem sogenannten IoT, explodiert. Im Jahr 2020 wird die Zahl der IoT-Geräte zum ersten Mal in der Geschichte die Zahl der nicht mit dem IoT verbundenen Geräte übersteigen.1 Bis 2025 wird die Zahl der mit dem IoT verbundenen Geräte voraussichtlich fast 31 Milliarden erreichen.2  

Wir können Tausende von Kilometern von zu Hause entfernt sein und unser Smartphone benutzen, um unser Garagentor zu öffnen oder zu schließen oder die Temperatur in unserem Haus zu regulieren. Wie bei Smartphones wollen wir, sobald wir die ersten Möglichkeiten des IoT für unser Privat- und Arbeitsleben sehen, mehr.  

Die heutigen IoT-Geräte verfügen über ein höheres Maß an Intelligenz, so dass es einfacher ist, sie miteinander zu verbinden (was zu einer stärkeren Nutzung führt), und die Geräte können leichter mit uns interagieren. IoT-Geräte werden immer ausgefeilter, um die wachsende Nachfrage nach intelligenten Funktionen wie Gesichts-, Sprach- und Objekterkennung zu unterstützen. Und Verbesserungen bei der Verarbeitung und intelligenten Reaktion - die verschiedenen Dinge, die ein Gerät auf der Grundlage von Befehlen oder Erkennungen tun kann - werden es den Geräten ermöglichen, unsere Bedürfnisse zu antizipieren und zu handeln, ohne dass wir sie darum bitten.  

Bei der ersten Generation von Produkten, die mit dem Internet verbunden waren, mussten die von ihnen gesammelten Daten zur Verarbeitung an die Cloud gesendet werden. In diesem Jahr werden voraussichtlich mehr als 30 Milliarden Geräte Daten an die Cloud senden und dabei wertvolle Energieressourcen verbrauchen3. Ohne eine andere Lösung müssen die Rechenzentren massiv ausgebaut werden, um die steigende Datenmenge, die erzeugt und gespeichert wird, zu bewältigen. 

Das Internet der Dinge bietet auch unglaubliche kommerzielle Möglichkeiten: 

• Die Hersteller werden in der Lage sein, die Nutzung der Geräte in Echtzeit zu verfolgen und Ausfälle vorherzusehen, bevor sie überhaupt auftreten.  
• In der Gesundheitsfürsorge könnten sich Ohrhörer oder Smartwatches entwickeln, die unsere Herzfrequenz und andere biometrische Daten überwachen und senden. Das IoT könnte die Diabetesversorgung durch nicht-invasive Blutzuckermessung revolutionieren.  
• Einzelhändler und Lagerverwalter werden über genauere Echtzeit-Bestandsdaten verfügen.  

Die Möglichkeiten sind endlos. 

Technologie zur Beschleunigung des IoT 

Neue Technologien tragen zur Beschleunigung des IoT bei. Ältere "Legacy"-Technologieinfrastrukturen für die Datenübertragung waren teurer, verbrauchten mehr Strom, hatten langsamere Reaktionszeiten und waren nicht so sicher. 

Künftig müssen IoT-Produkte immer eingeschaltet sein, nahtlos miteinander verbunden sein, über ein höheres Maß an Intelligenz verfügen und sicherer sein - alles Dinge, die bestehende Geräte nicht auf energiesparende oder kosteneffiziente Weise leisten können.  

Hier setzt die Innovation von GlobalFoundries® (GF®) in großem Stil an. Neue Architekturen und Innovationen, die das Unternehmen entwickelt hat, ermöglichen eine längere Batterielebensdauer, senken die Betriebskosten, ermöglichen die Datenverarbeitung auf dem Gerät selbst und helfen bei der Bereitstellung sicherer drahtloser Software-Updates. Das stimmt, wenn unser Garagentoröffner oder Thermostat Teil des Internets der Dinge ist, muss er aktualisiert werden, aber GF hilft dabei, dass dies mühelos hinter den Kulissen geschieht. 

GF-Innovationen helfen beim Aufbau, der Erweiterung und der Verbesserung des IoT 

Beim IoT geht es um viel mehr als nur darum, ein Gerät mit Wi-Fi zu verbinden. Um das Internet der Dinge zu ermöglichen, ist eine Menge nötig, und je mehr Produkte angeschlossen werden, desto mehr muss das IoT reibungslos funktionieren.  

"Die Lösungen von GlobalFoundries sind speziell für das Internet der Dinge (IoT) entwickelt worden und lassen sich nicht einfach nachrüsten", sagt Ed Kaste, Vice President of Industrial and Multi-Market bei GlobalFoundries. "Obwohl Halbleiterchips sehr klein sind, bieten sie große, greifbare, innovative Vorteile, die das Internet der Dinge besser - und intelligenter - denn je funktionieren lassen." 

Die Technologie von GF bietet hervorragende Möglichkeiten zur Verbindung mit dem IoT: 

• Bessere Energielösungen: Damit ein intelligenter Lautsprecher, eine Türklingelkamera oder ein Gerät verbunden werden kann, muss es auf irgendeine Weise eingeschaltet werden. Dies führt zu einem Bedarf an Lösungen mit geringerem Stromverbrauch, die eine Verbindung ermöglichen, aber nur einen minimalen Batterieverbrauch und minimale Leckströme aufweisen. Darüber hinaus müssen die beteiligten Sende- und Empfangsgeräte so leistungsfähig sein, dass sie eine zuverlässige Verbindung herstellen und dabei nur sehr wenig Strom verbrauchen. 
• Nahtlose Verbindung: Um Dinge miteinander zu verbinden, die vorher nicht miteinander verbunden waren, erwarten die Verbraucher, dass der Verbindungsprozess einfach, schnell und dauerhaft ist.  
• Intelligenz: Der Anschluss eines Autos, Fahrradcomputers, einer Glühbirne oder eines fahrerlosen Fahrzeugs an das Internet ist kein Selbstzweck. Sobald es angeschlossen ist, muss es etwas für den Benutzer tun - das Gerät muss auf Befehle reagieren, Informationen bereitstellen und Warnungen senden sowie die Bedürfnisse des Benutzers vorhersehen. Das IoT-"Gehirn", das sich im Chip selbst befindet, muss auch intelligent genug sein, um zu wissen, welche Daten es beachten sollte und welche nicht. 
• Sicherheit: Wenn persönliche Informationen einer Person oder geschützte Daten eines Unternehmens übermittelt werden, müssen diese sicher sein und die Privatsphäre dieser Daten vollständig geschützt werden. Angriffe auf IoT-Geräte können innerhalb von nur fünf Minuten nach dem Herstellen einer Verbindung erfolgen, daher muss die Sicherheit von Anfang an eingebaut und wirksam sein. 
• Erkennung: Die GF-Technologie kann Situationen erkennen, in denen sich jemand im Dunkeln einer Tür nähert, und ist in der Lage, ein Licht in der Nähe einzuschalten und das Mobiltelefon des Hausbesitzers anzurufen. 

Das GF FDX™-Plattformportfolioumfasst die Entwicklung und Herstellung von hochmodernen Halbleiterchips, die in den Bereichen Intelligenz, Sicherheit und Sensorik erhebliche Leistungsvorteile bieten.  

Die GF 22FDXTM-Plattform hilft, die Herausforderungen von mehr als 30 Milliarden vernetzten Geräten zu meistern. Die innovative Lösung von GF kombiniert die für künstliche Intelligenz (KI) erforderliche digitale Verarbeitung mit hoher Dichte und geringem Stromverbrauch mit präziser analoger Technik, die für leistungsstarke Funkfrequenzen (RF) und Sensorik erforderlich ist und die zuverlässige Kommunikation ermöglicht, die Anwender erwarten.  

Die von GF ermöglichte "KI-Inferenz" in Halbleiterchips entlastet die Rechenzentren und erhöht die Fähigkeit von Edge-Geräten, Daten zu berechnen und zu speichern sowie selbständig hilfreiche Maßnahmen zu ergreifen. 

Auf dem jährlich stattfindenden GF Technology Summit, der am 15. September 2021 virtuell abgehalten wurde, diskutierten führende Techniker von GF über die Fortschritte des Unternehmens, die die IoT-, Smartphone-, Automobil- und Rechenzentrumsbranche voranbringen. 

Auf der Veranstaltung gab das Unternehmen bekannt, dass die Mikrodisplay-Lösungen von GF für das Internet der Dinge (IoT) neue Funktionen umfassen, die kleinere und leichtere Augmented-Reality-Brillen (AR) ermöglichen, die mit einer einzigen Akkuladung länger halten.Die Mikrodisplay-Lösungen von GF basieren auf der 22FDX+-Plattform, die sich in der Branche großer Beliebtheit erfreut und bereits mehr als 7,5 Milliarden US-Dollar an Design Wins weltweit eingebracht hat. Die Plattform wurde optimiert, um die Prozessgeschwindigkeit zu erhöhen, Leckagen zu reduzieren und gleichzeitig eine verbesserte Pixeltreiberfunktionalität zu ermöglichen. 

"Je mehr Geräte miteinander verbunden werden, desto mehr müssen Lösungen mit geringem Stromverbrauch und geringen Leckagen entwickelt werden, um reibungslose Verbindungen zu ermöglichen, mehr Intelligenz und Fähigkeiten zu bieten, Informationen zu schützen und die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern", so Kaste weiter. "GlobalFoundries entwickelt weiterhin innovative Lösungen für die wachsenden und sich weiterentwickelnden Anforderungen des Internets der Dinge, das unser tägliches Leben in absehbarer Zukunft verbessern wird." 

Wenn Sie mehr über die Lösungen von GF für das Internet der Dinge (IoT) im privaten und industriellen Bereich erfahren möchten, klicken Sie bitte hier.  

Zwei Stunden und fünfundfünfzig Minuten. So viel Zeit verbringt der Durchschnittsamerikaner täglich mit seinem Mobiltelefon. Und es wird erwartet, dass diese Zeitspanne noch zunehmen wird.

Das heißt aber nicht, dass wir tatsächlich fast drei Stunden am Telefon verbringen. Denn unsere Smartphones sind nicht nur kompakte und leichte Telefone. Sie sind auch ein unglaublich leistungsfähiger Computer, eine hochentwickelte Kamera und ein dazugehöriges Fotoalbum, ein Musikplayer, der einen riesigen Katalog von Liedern speichern kann, ein Videomonitor, der Meetings, Nachrichten und Sportereignisse live übertragen kann, ein persönliches Adressbuch, ein Nachrichten-, Lexikon- und Forschungszentrum, ein Bedienfeld für Geräte und Autos, die Tausende von Kilometern entfernt sein können, und vieles mehr.

Und all dies ist in einem einzigen Gerät vereint, das in unsere Tasche passt und weniger als ein halbes Pfund wiegt.

In den letzten 10 Jahren hat sich der Anteil der Amerikaner, die ein Smartphone besitzen, von 35 % auf 85 % mehr als verdoppelt.¹

Wir wollen mehr, jetzt

Je mehr unsere Telefone können, desto mehr wollen wir von ihnen. Und wir wollen, dass unsere Mobiltelefone all diese Funktionen und noch mehr erfüllen, aber besser, mit höherer Geschwindigkeit, besserer Bild-, Video- und Tonqualität und weniger unterbrochenen Anrufen und Videokonferenzen, während sie gleichzeitig weniger Akkustrom verbrauchen.

Das Hinzufügen neuer Funktionen und die Verbesserung der Funktionen und Anwendungen, über die unsere Telefone bereits verfügen, erfordern stärkere Datenverbindungen, z. B. für Video. So erwarten wir beispielsweise an Orten wie einem Stadion, einer Arena oder einem Strand schnell die gleiche Qualität und Zuverlässigkeit von Telefon- und Videoanrufen wie bei der Arbeit im Büro oder zu Hause.

Wir wollen, dass unsere Kreditkarten- und Bankdaten geschützt sind, vor allem, wenn wir im letzten Jahr Einkäufe im Wert von 3,56 Milliarden Dollar über das Mobiltelefon getätigt haben, mehr als das Dreifache der Einkäufe im Wert von 1 Milliarde Dollar, die nur vier Jahre zuvor getätigt wurden.2

Und das, ohne dass wir Ersatzakkus mitschleppen müssen, ohne dass unsere Smartphones größer oder schwerer werden.

Ist es möglich, diese konkurrierenden Erwartungen zu erfüllen?

Dank der Innovatoren von GlobalFoundries® (GF®) lautet die Antwort: Ja. GF hilft Smartphone-Herstellern seit Jahren dabei, die schwierigsten Herausforderungen zu meistern, um die wachsenden Erwartungen der Verbraucher zu erfüllen. Fast jeder drahtlose Anruf, jede SMS, jede E-Mail, jedes Foto und jedes Video, das in den letzten Jahren mit einem Smartphone aufgenommen oder angesehen wurde, wurde durch Halbleiterchips von GF ermöglicht.

GF-Lösungen machen mit Smartphones mehr möglich

Auf seinem jährlichen Tech Summit, der am 15. September 2021 virtuell stattfand, stellte GF eine Reihe von Innovationen in den Bereichen Konnektivität, Display, Imaging, Audio, Sicherheit und Energiemanagement vor, die eine neue Ära des Mehr" in Smartphones einläuten werden.

Konnektivität

"Konnektivität ist der Sauerstoff für die Benutzererfahrung von Mobilgeräten", so Shankaran Janardharan, Vice President für Mobilfunk und Wi-Fi bei GF. "Die heute vorgestellten Konnektivitätsverbesserungen bauen auf der Führungsrolle von GlobalFoundries bei der Entwicklung innovativer Lösungen auf, um die wachsenden Erwartungen der Verbraucher an eine konsistente Verbindungsqualität zu erfüllen, unabhängig davon, wo sie sich befinden oder wie viele Geräte um sie herum um die Konnektivität konkurrieren.

Auf dem GlobalFoundries Technology Summit am 15. September kündigte GF neue Switch- und Low-Noise-Amplifier (LNA)-Funktionen als Teil seiner bestehenden RF (Radio Frequency) - SOI (Silicon on Insulator)-Lösungen an, damit RF-Chip-Designer eine stärkere und zuverlässigere 5G-Verbindung bereitstellen können. Die neuen Funktionen zeigen, dass GF bereits Lösungen für künftige 5G-Anforderungen im Sub-6GHz- und mmWave-Bereich entwickelt.

Der Markt für 5G-mmWave-fähige Mobiltelefone, die Frequenzbänder im Bereich von 24 GHz (Gigahertz) bis 47 GHz nutzen, wird voraussichtlich zwischen 2020 und 2025 um das Zehnfache wachsen3. Im vergangenen Jahr waren viele der neuesten Smartphones, die in den USA verkauft wurden, mit 5G-mmWave-Technologie ausgestattet.

Es wird erwartet, dass sich der Umsatz mit 5G-fähigen Smartphones von 108 Milliarden US-Dollar in diesem Jahr auf 337 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 mehr als verdreifachen wird, wenn 5G-kompatible Geräte zum ersten Mal die Mehrheit der Smartphone-Verkäufe ausmachen werden.4

Auf dem GlobalFoundries Technology Summit gab GF außerdem bekannt, dass sein FDX™-RF-Prozessdesign-Kit (PDK) 22FDX™-EXT Version 1.0_3.0 PDK jetzt eine neue Generation von RF mmWave-Funktionalität mit einem klassenbesten, voll integrierten Leistungsverstärker (PA) enthält.

Darüber hinaus wurden erweiterte Wi-Fi-Lösungen von GF auf Basis seiner 12-nm- und SiGe (Silizium-Germanium)-PA-Plattformen angekündigt. Beide PDKs sind ab sofort verfügbar.

Für Smartphone-Nutzer bedeutet dies weniger Funklöcher, die dazu führen, dass Telefongespräche mitten im Gespräch unterbrochen werden, flüssigeres Videostreaming und die Geschwindigkeit, die eine stärkere Verbindung ermöglicht.

Zu den neuen Funktionen gehören bessere RF- und PA-Eigenschaften und Funktionen für die neuesten Wi-Fi 6 und 6E, so dass Chipdesigner eine leistungsfähigere, stärkere Wi-Fi-Verbindung für die neueste Generation von Wi-Fi-fähigen Produkten bereitstellen können, um eine größere Reichweite und mehr Verbindungen zu erzielen.

GF hat bekannt gegeben, dass seine einzigartigen RF (Radio Frequency) - SOI (Silicon-on-Insulator) Lösungen auf seiner 130 nm (Nanometer) Plattform jetzt als PDK (Platform Developers Kit) CSOI8SW Version 1.3 verfügbar sind.

Die neue Version enthält Optionen für niedrige und ultraniedrige Spannung und niedrige Latenz (die Zeitspanne zwischen der Anfrage eines Benutzers und der Antwort), eine weitere Möglichkeit für Designer, Funktionen zu integrieren, die das Gerät für die Vorlieben und Gewohnheiten der Benutzer optimieren.

"Angesichts der steigenden Nachfrage nach RF-Frontend-Produkten in einer 5G-Welt sind robuste Low-Power-Halbleiterlösungen von entscheidender Bedeutung", sagte Christian Block, Senior Vice President und General Manager, RFFE, QUALCOMM Germany RFFE GmbH. "Unsere Zusammenarbeit mit GlobalFoundries und ihre führende Rolle bei RF-spezifischen, funktionsreichen foundry Lösungen trägt dazu bei, dass wir in der Lage sind, die Hochleistungsanforderungen unserer hochmodernen 5G-Produkte zu erfüllen."

Um mehr über die Vereinbarung von GF mit Qualcomm Technologies zu erfahren, klicken Sie bitte hier.

Anzeige

GF hebt die Displays von Smart Devices auf ein völlig neues Niveau. Die kürzlich vorgestellten Display-Lösungen des Unternehmens ermöglichen eine "variable Auffrischung", die die Art der vom Nutzer betrachteten Inhalte identifiziert.

Die Funktion verbessert das Benutzererlebnis für Anwendungen wie Spiele, die eine höhere Aktualisierungsrate erfordern, und spart gleichzeitig Batteriestrom durch eine niedrigere Aktualisierungsrate für die Anzeige statischer oder langsamer Inhalte. Das Seherlebnis des Nutzers wird durch eine "stotterfreie" Aktualisierungsrate für schnellere Spielinhalte und eine "flimmerfreie" Aktualisierungsrate für statische oder langsame Inhalte ebenfalls verbessert.

GF Display Solutions sind in den GF HV-Plattformen bei 28nm, 40nm und 55nm erhältlich. Die neuen Funktionen werden in den 28HV-25V PDK-Versionen 0.5 angeboten, die Kunden ab sofort zur Verfügung stehen.

Erfolgreiches Prototyping mit hoher Ausbeute - d. h. das Silizium ist erprobt - wurde mit diesem neuesten PDK bereits nachgewiesen. Insgesamt hat GF bereits mehr als 60.000 Wafer mit der produktionsqualifizierten 28HV-Technologie ausgeliefert.

Bildgebung

Die Verbreitung von 5G-fähigen Mobiltelefonen und die damit einhergehende zuverlässigere und reaktionsschnellere Konnektivität ermöglichen große Fortschritte bei der mobilen Bildgebung, etwa bei der Erfassung und Erstellung von Inhalten. Innovationen wie 3D-Sensorik und Hyperspektralsensoren, 8K-Auflösung, höhere Bildwiederholraten und neue Komprimierungsformate ermöglichen den Nutzern von Smartphones und Smart-Devices ein noch intensiveres Erlebnis.

Im Jahr 2019 hatte das durchschnittliche Smartphone zwischen einem und drei Sensoren. Bis 2025 werden es voraussichtlich vier bis fünf sein. Die Bildsensortechnologie von GF findet in der gesamten Smartphone-Branche Anklang. Die Bildgebungslösungen des Unternehmens bieten jetzt neue Funktionen, die es den Entwicklern von Bildsensoren ermöglichen, gestapelte CMOS-Bildsensoren mit einer Auflösung von mehr als 200 Pixeln, einem hohen dynamischen Bereich, Zeitlupenaufnahmen und einem geringeren Stromverbrauch für die neueste Generation von Smartphone-Kameras zu entwickeln.

GF Imaging Solutions sind sowohl als allgemeines Angebot foundry in der 28nm-Plattform als auch als kundenspezifische Angebote erhältlich. Die Version 1.0 des PDK für die 28nm-Plattform für Bildsignalprozessoren (ISP) ist ab sofort verfügbar. Bis heute hat GF 120 Millionen Einheiten für mobile Smartphones ausgeliefert.

PDK Version 1.0 ist für Anwender verfügbar, die die Logik von gestapelten CMOS-Bildsensoren (Complementary Metal Oxide Semiconductor) in 28SLPe-Technologie entwickeln wollen.

Künstliche Intelligenz (KI) und 3D-Sensoren sind die Schlüsselfaktoren für berührungslose Steuerung, Gesichtserkennung (ID) und zukünftige erweiterte Realität (AR). Die 22FDX-Plattform von GF mit eingebetteter KI ist für schnelle und energieeffiziente lokale Entscheidungsfindung bei dieser Art von Anwendungen ausgelegt.

Audio

Im zweiten Quartal 2022 wird die PDK-Version 1.0 von GF Audio Solutions verfügbar sein, die die 55BCD (binary-coded decimal)-Lite-Plattform um eingebetteten Flash (eFlash) für die Audioverstärkung und haptische Rückmeldung (Touch) erweitert.

Diese Funktion bietet Smartphone-Nutzern eine verbesserte Audioqualität mit minimalem Rauschen oder Verzerrungen sowie virtuelle Tasten mit Berührungssensorik (Technologie, die menschliche Berührungen auf einem Smartphone erkennt) und haptischem Feedback (die Übertragung von Daten oder eine Reaktion als Ergebnis dieser Berührung) für Spieleanwendungen.

Heute verwenden fünf der sieben führenden Smartphone-Hersteller Audio-Verstärkerlösungen von GF, und das Unternehmen hat bereits mehr als drei Milliarden High-End-Audio-Verstärkereinheiten ausgeliefert.

Sicherheit

GF ist führend in der Technologie für sichere mobile Zahlungen und den Schutz von Verbraucherdaten, einschließlich Innovationen wie berührungslose Transaktionen und Tap-and-Pay. Tatsächlich wurden bereits mehr als zwei Milliarden Smartphones mit Sicherheitslösungen von GF ausgeliefert.

Das Unternehmen stellte die nächste Generation von GF Secure Solutions vor, die einen eingebetteten resistiven Direktzugriffsspeicher (eRRAM) mit einem testchiptauglichen PDK (0.5) umfasst und im vierten Quartal 2021 verfügbar sein wird. Eingebetteter Speicher bietet Anwendern ein Höchstmaß an Sicherheit ohne die Anfälligkeit externer Schnittstellen.

GF hat bereits mehr als zwei Milliarden sichere NFC-Chips (Near Field Communication) für Premium-Smartphones an Kunden ausgeliefert.

Energiemanagement

GF ist auch führend in der Smartphone-Branche bei der Entwicklung innovativer Lösungen zur Verlängerung der Akkulaufzeit und zur Maximierung des Benutzererlebnisses mit einer einzigen Ladung.

Auf dem Tech Summit stellte GF die branchenweit fortschrittlichste Power-Management-Plattform 28BCDLite vor, die analoge Funktionen in der digitalen Domäne mit integriertem Hochspannungs- und eRRAM ermöglicht. Die Plattformversion 0.5 wird im zweiten Quartal 2022 für das Design von Testchips verfügbar sein.

Die Nutzer profitieren von einer längeren Akkulaufzeit, schnellerem Aufladen und kleineren Formfaktoren.

"Alle neuen Funktionen, die wir heute ankündigen, sind das Ergebnis der Zusammenarbeit mit unseren Kunden und eines Verständnisses für den Markt und ihr Geschäft, wie wir es noch nie zuvor hatten", so Jamie Schaeffer, Vice President of Mobile and Wireless Infrastructure bei GF. "Die Innovatoren bei GlobalFoundries entwickeln einzigartige Lösungen, die das Benutzererlebnis verbessern, die Akkulaufzeit verlängern und die Datensicherheit erhöhen, ohne dass die Smartphones größer oder schwerer werden."

GF Smartphone-Lösungen für andere intelligente Mobilgeräte verfügbar

Die innovativen Lösungen von GF in den Bereichen Konnektivität, Display, Imaging und Audio werden auch für andere intelligente, mit dem Internet verbundene mobile Geräte wie Uhren, Ohrhörer, Headsets, Augmented-Reality- (AR) und Virtual-Reality-Brillen (VR) und andere angeboten.

Um mehr darüber zu erfahren, wie GF das Internet der Dinge (IoT) ermöglicht, klicken Sie hier.

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Es ist noch gar nicht so lange her, dass wir persönliche Daten auf unserem Heimcomputer und Arbeitsdaten auf unserem Arbeitscomputer oder im Firmennetzwerk gespeichert haben. Wenn wir etwas transportieren mussten, speicherten wir es auf einem tragbaren Laufwerk oder meldeten uns per Fernzugriff bei unserem Firmennetzwerk an, was nicht immer ein schneller, reibungsloser oder einfacher Prozess war.

Zumindest für unsere persönlichen, nicht beruflichen Inhalte verwaltete jeder von uns seine eigenen Daten. Unser persönlicher Computer oder Mac fungierte auch als unser persönliches Datenzentrum. Und das Abrufen von Dateien war in der Regel keine schnelle Angelegenheit.

Wir leben heute im Zeitalter der Cloud, in dem wir von jedem Ort mit WLAN-Zugang und je nach Ausstattung unserer Hardware vielleicht sogar mit 5G-Mobilfunk auf riesige Mengen an Musik, Fotos, Videos, E-Mails, Arbeits- und persönlichen Dateien zugreifen können.

Wo genau befindet sich also diese mysteriöse Wolke? Wie groß ist sie? Können wir sie sehen? Wie kann sie Daten für Milliarden von Menschen speichern, die sie zuvor selbst gespeichert haben?

Wenn es um Technologie und Daten geht, funktioniert nichts in einem Vakuum, noch ist es eine sich selbst erhaltende Insel. Alles, was mit Technologie und Daten zu tun hat, ist Teil eines umfassenderen Systems von Interdependenzen, bei dem eine Veränderung in einem Bereich sich auf andere Bereiche auswirkt.

Da Smartphones immer mehr können, entstehen nicht nur mehr Daten, sondern es wird auch mehr Kapazität für diese Daten benötigt. Geräte, Elektronik, Apparate und mehr, die mit dem Internet der Dinge (IoT) verbunden sind, erzeugen mehr Daten. Das Arbeiten und Lernen von zu Hause aus erzeugt mehr Daten. Mehr Daten führen dazu, dass Möglichkeiten benötigt werden, nicht nur größere Datenmengen aufzunehmen, sondern auch Daten schneller, einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger zu transportieren, zu speichern, zu analysieren und zu verarbeiten. Darüber hinaus muss die Lösung in der Lage sein, die neuesten und immer raffinierteren Zugriffsversuche unliebsamer Eindringlinge abzuwehren.

Wir leben in einer Zeit, in der das Datenvolumen explodiert ist und die Nachfrage nach einer qualitativ hochwertigen Datenübertragung ständig steigt. Im Jahr 2009 lag die durchschnittliche Datengeschwindigkeit in den USA bei fünf Megabit pro Sekunde (Mbps).1 Damals war das eine beeindruckende technische Leistung. Heute liegt die Durchschnittsgeschwindigkeit in den USA bei fast 100 Mbit/s.2 Und die Geschwindigkeit und die Erwartungen kennen nur eine Richtung - nach oben.

Die "Wolke" ist nicht an einem Ort und auch nicht im Himmel. Sie besteht aus Tausenden von Rechenzentren auf der ganzen Welt, jedes ein Gebäude mit einer Reihe von Servern, die die Daten der Menschen speichern, analysieren, verarbeiten und berechnen.3 Die Rechenzentren sind auch mit Telekommunikationssystemen und anderen Infrastrukturen ausgestattet, die den Zugang zu ihnen erleichtern.

Neue Rechenzentren werden in rasantem Tempo gebaut, und es werden weiterhin Immobilien für diesen Zweck erworben, was zeigt, dass ein Höhepunkt noch lange nicht in Sicht ist. Das größte Rechenzentrum der Welt hat die Größe von 110 US-Fußballfeldern.4 In Island wurden in kurzer Zeit so viele Rechenzentren gebaut, dass sie 2016 fast ein Prozent zum Bruttoinlandsprodukt (BIP) beitrugen.5 Und das Wachstum der Cloud als Ort der Datenspeicherung wird in den nächsten Jahren voraussichtlich rasant zunehmen.6

Die Rechenzentrumsbranche steht vor neuen Herausforderungen

Das Cloud Computing hat das Management von Rechenzentren vor eine Reihe von Herausforderungen gestellt:

• Die Verwendung von Silizium-Photonik zur Übertragung, Verarbeitung und Berechnung von Daten - ein Bereich, in dem GlobalFoundries® (GF®) weiter ist als jedes andere Unternehmen. Bei der Silizium-Photonik (SiPh) wird Silizium als primäres Fertigungselement für die Herstellung von Halbleiterchips mit photonischen integrierten Schaltungen (PICs) verwendet. Sie basiert auf der Verwendung von Photonen anstelle von Elektronen für den Transport und die Datenverarbeitung, was eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung bei deutlich geringerem Stromverbrauch ermöglicht.
• Verringerung der Zeit, die Daten benötigen, um zum Zielort (in diesem Fall das Rechenzentrum selbst) und zurück zu gelangen, was als Latenzzeit bezeichnet wird 
• Unterstützung des Übergangs von 4G zu 5G 
• Sinkender Stromverbrauch, während die Stromrechnungen für Rechenzentren neue Höchststände erreichen 

"Unsere Kunden sagen uns, dass ihre Stromrechnungen in die Höhe schießen und sie Lösungen brauchen", so Hiren Majmudar, Vice President of Compute Business bei GlobalFoundries. "Sie suchen nach Möglichkeiten, ihre bestehende Hardware besser und effizienter arbeiten zu lassen, denn der Einsatz von schnellerer Hardware führt zu höherem Stromverbrauch und geringerer Effizienz, was die Kosten weiter in die Höhe treibt."

GF-Innovationen helfen Rechenzentren bei der Bewältigung ihrer schwierigsten Herausforderungen

"GF erfüllt die Anforderungen seiner Kunden durch innovative Funktionen, Silizium-Prozesse und die Nutzung bestehender Technologien auf neue und aufregende Weise", sagte Anthony Yu, Vice President of Computing and Wired Infrastructure bei GlobalFoundries. "Wir setzen Silizium-Photonik erfolgreich in komplexen und anspruchsvollen Lösungen ein und haben unsere Fähigkeit unter Beweis gestellt, neue, skalierbare Lösungen für Rechenzentren zu entwickeln."

GF ist dabei, die Architektur von Computern und Rechenzentren neu zu gestalten, indem es eine neue Generation von Lösungen anbietet, die als Silizium-Photonik und ReDriver-Hochleistungs-Silizium-Geranium (SiGe)-Legierungen bekannt sind und dazu beitragen werden, die Rechenleistung in diesem Jahrzehnt und darüber hinaus zu verändern.

Mit Silizium-Photonik in Lichtgeschwindigkeit unterwegs

In der Vergangenheit wurde die Photonik mit einer anderen Art von Halbleiterchips verwendet. Den Innovatoren von GF ist es jedoch gelungen, das Material in grösserem Massstab auf 300-mm-Siliziumwafern einzusetzen, indem sie sich die Erfahrungen aus der CMOS-Fertigung (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) zunutze machten ( foundry ).

"GF hat einen Weg gefunden, Photonik auf demselben Chip mit Hochgeschwindigkeits-CMOS zu kombinieren, um Daten zu übertragen", so Yu weiter. "Unsere Lösungen nutzen Photonik innerhalb von Rechenzentren, zwischen Rechenzentren und jetzt auch zwischen Chips mit achtmal höheren Datenraten pro Kanal."

Auf seinem jährlichen Technologiegipfel, der virtuell am 15. September 2021 stattfand, baute GF seine Führungsposition in der Silizium-Photonik-Fertigung weiter aus. Das Unternehmen gab bekannt, dass seine neue 45-nm-Plattform Silicon Photonics Solutions kritische technologische Meilensteine erreicht hat und auf dem besten Weg ist, bis zum ersten Quartal 2022 die volle Technologiequalifikation zu erreichen. Die monolithische Plattform, die Hochfrequenz-CMOS- und optische Komponenten auf demselben Chip kombiniert, umfasst die Verfügbarkeit der ersten optischen Mikro-Ringresonator (MRR)-Komponente in 300-mm-Wafer-Technologie. GF arbeitet mit führenden Partnern an dieser neuen Plattform.

ReDrivers für mehr Leistung

ReDrivers sind fortschrittliche analoge Geräte, die die Signalintegrität garantieren. Da die Schnittstellengeschwindigkeiten von PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) und USB immer schneller werden, sind ReDriver eine zunehmend benötigte Lösung für Server in Rechenzentren und Geräte der Unterhaltungselektronik.

GF's High-Performance SiGe beschleunigt das Wachstum von ReDriver, indem es ein komplettes Portfolio von SiGe-Prozessen zu verschiedenen Leistungs- und Preispunkten anbietet.Um den Anforderungen der PAM4 (Puls-Amplituden-Modulation (PAM)-Technologie, die vier Signalpegel für die Übertragung verwendet) ReDriver gerecht zu werden, erweitert GF sein SiGe-Portfolio um die hochmoderne komplementäre BiCMOS-Technologie (eine Halbleitertechnologie, die zwei ehemals getrennte Halbleitertechnologien, nämlich den Bipolar-Junction-Transistor und das CMOS-Gate (komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter), in einem einzigen integrierten Schaltkreis integriert).

GF fügt einen 300-mm-SiGe-Prozess hinzu, um das beschleunigte Wachstum von ReDriver zu ermöglichen.

Energieversorgung - Bessere Leistung des Rechenzentrums bei gleichzeitiger Energieeinsparung

Herkömmliche Stromversorgungslösungen verursachen in Rechenzentren erhebliche Stromverluste, was die Geschwindigkeit der Datenverarbeitung und -analyse einschränkt. Die intelligenten Stromversorgungslösungen BCD/BCDLite® von GF gehen dieses Problem direkt an und ermöglichen eine höhere Energieeffizienz, die sich in einer besseren Leistung bei der Datenverarbeitung und künstlichen Intelligenz (KI) niederschlägt. Indem sie mit weniger Hardware mehr leistet, reduziert die Technologie von GF die Budgets für den Betrieb von Rechenzentren, die Unternehmen langfristig mehr kosten als die ursprüngliche Hardware-Investition.

Die Ineffizienzen herkömmlicher, diskreter, komponentenbasierter Lösungen begrenzen die Prozessorleistung. Die kundenspezifische Anpassung der Stromversorgungslösungen von GF mit marktführenden Unternehmen und Treibern ermöglicht Schaltgeräte mit niedrigem On-Widerstand (Ron), Hochstrom-Induktoren und Kondensatoren mit hoher Dichte. Diese GF-Lösungen sind insofern einzigartig, als sie auf derselben Technologieplattform basieren, die für die Stromversorgung von Rechenzentren optimiert ist.

Um mehr darüber zu erfahren, wie die Lösungen von GF die Anforderungen der Rechenzentrumsbranche erfüllen, klicken Sie bitte hier.