von: Baljit Chandhoke

Wir können die Überlastung zwar nicht buchstäblich sehen, aber das elektromagnetische Spektrum ist bei den Frequenzen, die üblicherweise für drahtlose Verbindungen und Datenkommunikation verwendet werden, so überfüllt, dass Datenstaus immer wahrscheinlicher werden und zu Störungen führen. Erschwerend kommt hinzu, dass die heutigen drahtlosen Geräte und Netze, die mit weniger als 6 GHz betrieben werden, für die Anforderungen der nächsten Generation von Anwendungen von Natur aus ungeeignet sind.

Die Lösung besteht darin, das Millimeterwellenband des Spektrums (30 bis 300 GHz) zu nutzen, das viel mehr Bandbreite bietet. Der sich entwickelnde 5G-Standard, von dem Sie schon so viel gehört haben, soll einen gemeinsamen Weg für die Nutzung dieses sogenannten mmWave-Bandes aufzeigen.

Es ist jedoch keine leichte Aufgabe, eine Technologie zu entwickeln, die dies leisten kann, insbesondere für mobile Anwendungen. Ein Problem ist, dass ultrahohe Frequenzen unter hohen Ausbreitungsverlusten leiden. Das bedeutet, dass eine hohe Ausgangsleistung erforderlich ist, aber in einem batteriebetriebenen Gerät wie einem Smartphone ist auch eine hohe Energieeffizienz erforderlich - und das ist schwer zu erreichen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass mmWellen-Übertragungen durch Gebäude oder andere Objekte blockiert werden können. Daher ist die Fähigkeit, präzise "Bleistift"-Strahlen zu bilden, die zu und von Phased-Array-Antennen abstrahlen, von entscheidender Bedeutung.

Die 45-nm-RF-SOI-Technologieplattform (45RFSOI) von GF zielt auf HF- und mmWave-Anwendungen der nächsten Generation, wie integrierte Front-End-Module (FEMs) und Beamformer in 5G-Basisstationen und Smartphones, Breitband-Satcom-Phased-Array-Terminals, Kfz-Radar und andere sich entwickelnde drahtgebundene und drahtlose Hochleistungsanwendungen.

Die 45RFSOI-Technologie ist vollständig qualifiziert und produktionsreif, und wir arbeiten bereits mit wichtigen Kunden an mehreren dieser Anwendungen. Wir gehen davon aus, dass mehrere Kunden in diesem und im nächsten Jahr mit der Produktion beginnen werden, und wir erwarten, dass die erste Serienproduktion noch in diesem Jahr anlaufen wird.

Prozessdesign-Kits sind jetzt erhältlich, und vierteljährliche Wafer-Läufe mit mehreren Projekten sind ebenfalls für ein schnelles Prototyping verfügbar, so dass Kunden die Hardware-Ergebnisse so früh wie möglich bewerten können.

Technische Höhepunkte

Das Schöne an unserem 45RFSOI ist, dass er aus einer teilweise verarmten 45-nm-SOI-Basistechnologie der Serverklasse auf 300-mm-Basis hervorgegangen ist, die seit einem Jahrzehnt in mehreren GF-Fabriken in Serienproduktion ist. Wir haben sie umfassend für den Einsatz in mmWave-Anwendungen evaluiert und HF-zentrierte Aktivierungs-, Bauelemente- und Technologiemerkmale hinzugefügt, die sie in die Lage versetzen, die bevorstehenden 5G-Anforderungen besser zu erfüllen als konkurrierende Technologien.

Für eine überragende HF-Leistung kombiniert die 45RFSOI-Plattform beispielsweise Hochfrequenztransistoren (ft/fmax von 305/380 GHz) mit einem SOI-Substrat mit hohem spezifischen Widerstand und HF-freundlichen Metallverbindungen. Es gibt ultradicke Top-Level-Kupferverbindungen für ein optimales Design der Übertragungsleitungen, und die Verbindung führt auch zu einer verbesserten Rauschisolierung und Unterdrückung von Oberwellen, so dass extrem rauscharme Verstärker (LNAs) erreicht werden können.

Um den Leistungsbedarf, die Abmessungen und die Kosten zu reduzieren, wurde der 45RFSOI für die einfache Integration von Funktionen wie Leistungsverstärkern (PAs), Schaltern, LNAs, Phasenschiebern, Auf-/Abwärtswandlern und spannungsgesteuerten Oszillatoren/Phasenregelschleifen (VCOs/PLLs) konzipiert.

Bei der SOI-Technologie sind die Transistoren elektrisch vom Substrat isoliert, anders als bei der Standard-CMOS-Technologie, bei der das Substrat ein gemeinsamer Knotenpunkt ist. Daher können HF-SOI-Transistoren gestapelt werden, um höhere Durchbruchsspannungen und Leistungsfähigkeiten zu erreichen, was besonders für Beamforming-Frontend-Schaltungen wie PAs, LNAs und Schalter wichtig ist.

Da 45RFSOI so leistungsstarke und hochintegrierte Chips ermöglicht, werden im Vergleich zu anderen Technologien weniger Chips für ein Antennen-Array benötigt, was den Kunden die Möglichkeit gibt, kleinere, kostengünstigere Phased-Array-Systeme zu bauen.

Eine Reihe von RF-Lösungen

45RFSOI ist der jüngste Zuwachs in der Palette der Technologielösungen von GF für RF-Anwendungen, die das branchenweit breiteste Angebot an RF foundry Prozessen umfasst. Dazu gehören 45RFSOI und 8SW RFSOI, Silizium-Germanium (SiGe) und RF-CMOS Technologien.

Diese Technologien umfassen ein breites Spektrum an ausgereiften und fortschrittlichen Knoten mit RF-optimierten Optionen, ein breites Spektrum an ASIC-Design-Services und grundlegendes geistiges Eigentum (IP).

Ihr wichtigstes Merkmal ist jedoch, dass sie unseren Kunden helfen, ihre schwierigen technologischen Herausforderungen zu bewältigen, und ihnen die Möglichkeit geben, die sich ihnen bietenden Marktchancen besser zu nutzen.

mmWave-Anwendungen - Phased-Array-Antennensystem

 

von: Dr. Bami Bastani

Als ich aus den Ferien zurückkam, dachte ich, ich sei in eine Zeitschleife geraten. Habe ich den Januar verschlafen und bin erst Ende Februar aufgewacht? Ich erwartete die übliche Flut von Nachrichten über die Gadgets und Geräte, die auf der kommenden Consumer Electronics Show(CES 2018) vorgestellt werden. Stattdessen habe ich eine Geschichte nach der anderen über 5G-Mobilfunknetze der nächsten Generation gesehen - typischerweise der Stoff, aus dem der Mobile World Congress in Barcelona ist.

Zeitverschiebung hin oder her, eines ist klar: 2018 wird ein großes Jahr für 5G werden. Da bis 2020 schätzungsweise 8,4 Milliarden vernetzte Geräte auf dem Markt sein werden, steigt der Bedarf an einem ultraschnellen Netz mit hoher Bandbreite und geringer Latenz, um sie zu verbinden. 5G wird kommen, und es kann nicht früh genug kommen.

Die Keynote von Qualcomm am 10. Januar wird mit Sicherheit ein Höhepunkt des 5G-Trubels auf der CES 2018 sein. Cristiano Amon, Präsident von Qualcomm, wird die Vision von Qualcomm für die Führung im 5G-Zeitalter vorstellen. Wir hatten das Glück, eine Vorschau auf Cristianos Geschichte zu hören, als er im September eine Keynote auf unserer GLOBALFOUNDRIES Technical Conference (GTC 2017) hielt. Einer seiner Hauptpunkte war, dass die anspruchsvollen Anforderungen von 5G-Netzwerken die Komplexität auf der Chipsatz-Ebene erhöhen. Dies bedeutet, dass Siliziuminnovationen für den Übergang zu 5G unerlässlich sind.

GF bietet eine breite Palette von Halbleitertechnologien an, die den Kunden den Übergang zu 5G-Mobilfunknetzen der nächsten Generation erleichtern. Wir verfügen über das branchenweit breiteste Angebot an Technologielösungen für eine Reihe von 5G-Anwendungen, darunter mmWave-Front-End-Module (FEMs), eigenständige oder integrierte mmWave-Transceiver und Basisband-Chips sowie Hochleistungs-Anwendungsprozessoren für Mobilfunk und Netzwerke.

Unsere Roadmap umfasst Angebote in RF-SOI, Silizium-Germanium (SiGe) und CMOS, einschließlich einer breiten Palette an ausgereiften und fortschrittlichen Knoten mit RF-optimierten Optionen in Kombination mit einer breiten Palette an ASIC-Designdienstleistungen und IP. Diese anwendungsspezifischen Lösungen adressieren verschiedene Kundenansätze für 5G, indem sie ein breites Spektrum an Fähigkeiten unterstützen, von Sensoren mit extrem niedrigem Energieverbrauch über ultraschnelle Geräte mit langer Batterielebensdauer bis hin zu höheren Integrationsniveaus, die On-Chip-Speicher unterstützen.

• 5G RF and mmWave Transceivers and Baseband Processing: Whether it’s for 5G <6GHz applications or the new 5G mmWave bands, GF’s broad range of CMOS technologies with FinFET, FD-SOI and more mature bulk CMOS technologies have optimized RF and mmWave offerings that allow our customers to make the best design trade-offs between cost, power consumption and performance. GF’s FD-SOI technologies (22FDX and 12FDX) are truly differentiated CMOS platforms that provide the lowest power consumption solution for any RF or mmWave transceiver. In addition, FDX is very well suited to address another part of the 5G standard, massive IoT networks. GF’s optimized solutions provide customers a flexible and cost-effective solution to integrate RF and mmWave transceivers with baseband modem or digital “calibration” processing in 5G handsets and base stations, NB-IoT solutions and other high-performance applications.
• 5G mmWave Front End Module: Die RF-SOI- und SiGe-Lösungen von GF (130nm-45nm) bieten eine optimale Kombination aus Leistung, Integration und Energieeffizienz für FEMs mit integrierten Schaltern, rauscharmen Verstärkern und Leistungsverstärkeranwendungen. Für bestimmte Anwendungen wie 5G mmWave Handsets und kleine Basisstationen ermöglicht das optimierte 22FDX mmWave-Angebot von GF die Integration von FEMs und Transceivern auf einem einzigen Chip, was erhebliche Vorteile in Bezug auf Kosten, Stromverbrauch und Platzbedarf mit sich bringt. Die mmWave-Lösungen von GF sind für Anwendungen in Frequenzbändern von unter 6 GHz bis mmWave ausgelegt.
• Fortschrittliche Anwendungsverarbeitung: Die fortschrittlichen CMOS FinFET-basierten Prozesstechnologien von GF bieten eine optimale Kombination aus Leistung, Integration und Energieeffizienz für Smartphone-Prozessoren der nächsten Generation, Netzwerke mit geringer Latenzzeit und massive MIMO-Netzwerke. Fortschrittliche CMOS-Lösungen sind ab sofort bei GF erhältlich.
• Kundenspezifisches Design für 5G Wireless-Basisstationen: Die anwendungsspezifischen ASIC-Designsysteme (FX-14 und FX-7) des Unternehmens ermöglichen optimierte 5G-Lösungen (Funktionsmodule) durch die Unterstützung von drahtlosen Infrastrukturprotokollen auf Hochgeschwindigkeits-SerDes, Lösungen zur Integration von fortschrittlichem Packaging, monolithischer, ADC/DAC- und programmierbarer Logik.

5G wird zweifellos eine wesentliche Rolle dabei spielen, dass die Netze der nächsten Generation eine "Null-Distanz-Konnektivität" zwischen Nutzern und ihren Geräten bieten, so dass die Menschen die Rechenleistung der Cloud und die Edge-to-Edge-Konnektivität voll nutzen können. Angesichts der rasant steigenden Nachfrage nach 5G wird GF weiterhin mit seinen Partnern zusammenarbeiten, um Lösungen anzubieten, die es unseren Kunden ermöglichen, in diesem wettbewerbsintensiven Bereich erfolgreich zu sein. Bleiben Sie dran, denn wir werden im Laufe des kommenden Jahres weitere Details zu unseren Technologielösungen für 5G bekannt geben.

 

GF hat eine globale Präsenz und damit auch eine Verantwortung für unsere lokalen Gemeinschaften. Mit dem Programm GlobalGives bietet das Unternehmen seinen Mitarbeitenden die Möglichkeit, sich in ihren lokalen Gemeinschaften in den Bereichen Bildung, Philanthropie und Umwelt zu engagieren.

Im Jahr 2017 haben unsere Mitarbeiter in vielerlei Hinsicht einen Unterschied gemacht, indem sie ihre Zeit, ihr Geld und ihre Güter gespendet haben. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für die wunderbaren Programme und Veranstaltungen, die unsere Mitarbeiter 2017 unterstützt haben.

Hilfe für die Opfer von Katastrophen (GF WW)

GF hat in diesem Jahr eine Reihe globaler Kampagnen gestartet, um den Opfern einer Reihe von Naturkatastrophen zu helfen, die auf der ganzen Welt große Schäden und Verwüstungen angerichtet haben. Dazu gehörten die Wirbelstürme Matthew, Irma und Maria, Überschwemmungen in Südasien, ein Erdbeben in Mexiko, Waldbrände in Kalifornien und ein Erdbeben im Iran/Irak.

Die Resonanz des GF-Teams war enorm, und es konnten wertvolle Spenden für alle Zwecke gesammelt werden, in einigen Fällen sogar in gleicher Höhe wie die Spenden des Unternehmens. Während sich die Soforthilfe auf die Versorgung der Opfer mit Medikamenten, Lebensmitteln, Wasser und anderen wichtigen Dingen konzentrierte, werden die Menschen in den am stärksten betroffenen Gebieten in den kommenden Monaten noch mehr Unterstützung benötigen, um ihre Häuser und Gemeinden wieder aufzubauen.

Burlington Food Drive (Vermont)

Fab 9 in Burlington, Vermont, hat ihre jährliche Lebensmittelsammlung durchgeführt und dabei 4.817 Pfund oder fast 2,5 Tonnen Lebensmittel gesammelt, die in den umliegenden Gemeinden einen großen Beitrag leisten werden. In Verbindung mit der Aktion veranstaltete der Standort seinen jährlichen Lebensmittelskulpturen-Wettbewerb, bei dem Teams von Freiwilligen die Spenden in unglaubliche, kreative "Lebensmittelskulpturen" verwandelten.

Dank der Hilfe von GF's 971 Dock, das die Aktion durch das Lagern, Wiegen und Transportieren der Lebensmittel unterstützte, erhielten verschiedene Hilfsorganisationen in der Region Kisten mit Lebensmitteln und anderen notwendigen Gütern. Zu den weiteren Veranstaltungen in Burlington gehörten eine Wintersammelaktion, ein Fahrradbauwettbewerb (zugunsten einer lokalen Wohltätigkeitsorganisation) und eine Benevity-Schulung.

Toys for Tots Aktion/Haus der offenen Tür (New York)

Fab 8 in Malta, New York, veranstaltete seine jährliche "Toys for Tots"-Aktion, bei der Mitarbeiter und Gemeindemitglieder die Möglichkeit hatten, bedürftigen Kindern in der Hauptstadtregion über die Feiertage zu helfen. Die örtlichen Veteranen begannen mit dem Sammeln von Spenden beim Tag der offenen Tür von Fab 8.

Im Rahmen der Veranstaltung überreichte GF auch Schecks mit Geldern, die durch unser Titelsponsoring des Malta 5K-Laufs gesammelt wurden, an zahlreiche kommunale Organisationen. Die Veranstaltung gipfelte in einer Scheckübergabe an fast ein Dutzend FIRSTⒸ-Robotik-Teams und New York Tech Valley (NYTV) FIRSTⒸ-Partner, die Empfänger der NYTV FIRSTⒸ-Zuschüsse für 2018 sind. Im Jahr 2017 spendete der Standort Malta außerdem der Ballston Spa High School Ausrüstung im Wert von rund 3.000 USD für ein neues Virtual-Reality-Labor.

Haare für die Hoffnung (Singapur)

Der Standort Singapur veranstaltete seine jährliche "Hair for Hope"-Spendenaktion, um Spenden für die Children's Cancer Foundation zu sammeln und das Bewusstsein für Kinderkrebs zu fördern. Insgesamt 68 Mitarbeitende von GF liessen sich am Standort Singapur die Haare rasieren und sammelten so bis heute insgesamt 116.290,00 US-Dollar.

Die Mitarbeiter des Standorts Singapur unterstützten auch das Programm "Boy's Brigade Give-A-Gift Wishes" und verteilten 815 Geschenke an verschiedene Wohltätigkeitsorganisationen.

Weihnachts-Freiwilligenprojekt (Deutschland)

Fab 1 in Dresden sammelte Geschenke für 50 Kinder und Jugendliche der Wohlfahrtsorganisation Louisenstift gGmbH. Die sechs Gruppen von Kindern aus benachteiligten Familien sind zwischen 3 und 17 Jahren alt. Viele von ihnen werden das Weihnachtsfest nicht mit ihren Familien feiern können. Außerdem spendeten die Mitarbeiter an zwei gemeinnützige Organisationen: Die Treberhilfe Dresden e.V., die Jugendliche und junge Erwachsene ohne Wohnung und Einkommen unterstützt, und INTERPLAST Deutschland e.V., eine Gruppe von Chirurgen und Krankenschwestern aus Sachsen, die in ihrer Urlaubszeit kostenlos Patienten in Tansania (Afrika) operieren.

ALS Walk/Treat the Troops Programm (New York)

Das Fab 10-Team in East Fishkill, N.Y., nahm am jährlichen Hudson Valley ALS Walk auf dem Walkway Over the Hudson teil. Mit den gesammelten Geldern werden Menschen unterstützt, die in der örtlichen Gemeinde mit ALS leben, und es wird dazu beigetragen, die weltweite ALS-Forschung und politische Initiativen voranzutreiben, die darauf abzielen, Behandlungen und ein Heilmittel für die Krankheit zu finden.

Im Rahmen des Treat the Troops "-Programms sammelten die Mitarbeitenden von GF zusammen mit IBM mehr als 16'000 Süssigkeiten. Die Mitarbeitenden von GF brachten die Süssigkeiten, darunter Kekse, Bonbons, Müsli, Kekse, Chips und Popcorn sowie Getränkemischungen und Karten, zu einer Sammelstelle am IBM-Standort in Poughkeepsie. Insgesamt wurden 211 gepackte Kartons an unsere Männer und Frauen im Einsatz verschickt!

Don Edwards San Francisco Bay Refuge (Kalifornien)

Mitarbeiter des GF-Standorts Santa Clara sponserten einen Tag der freiwilligen Mitarbeit im Don Edwards San Francisco Bay Refuge in Alviso, nur 10 Minuten vom Campus entfernt.

Neunzehn Mitarbeiter arbeiteten ehrenamtlich und verbrachten etwa zwei Stunden damit, Unkraut zu jäten, zu pflanzen, Müll aufzusammeln und ähnliches, um die natürliche Schönheit dieses örtlichen Kleinods zu erhalten. Insgesamt sammelten die GF-Freiwilligen etwas mehr als 27 Pfund Müll ein. Zu den weiteren gemeinnützigen Aktivitäten am Standort Santa Clara gehörten 2017 eine Lebensmittelsammlung zugunsten der Redwood Empire Food Bank, eine Schulanfangsaktion und ein Family Giving Tree Holiday Wish Drive.

Austin Food Drive (Texas)

Mitarbeitende des GF-Standorts in Austin nahmen an der Lebensmittel- und Spendenaktion 2017 zugunsten der Central Texas Food Bank teil. Insgesamt spendeten die Mitarbeitenden von GF 142 Pfund an Lebensmitteln (gut für 113 gesunde Mahlzeiten!).

Die Central Texas Food Bank kümmert sich auf dreierlei Weise um die ungedeckten Bedürfnisse der Menschen in Zentraltexas: Sie gibt kostenlose Lebensmittel und ihr Wissen über kostengünstige, gesunde Ernährung an bedürftige Familien weiter, unterstützt Familien, die sich für staatliche Hilfsprogramme qualifizieren, und macht Lebensmittel für karitative und staatliche Partner erschwinglich.

Sri Channabasaveshwara Gov't School/Kidwai Memorial Institute of Oncology (Indien)

In diesem Jahr spendete die GF-Niederlassung in Bangalore der Sri Channabasaveshwara Government School in Bellary, Karnataka, einen Projektor und Computer, damit die Schüler am "intelligenten" Unterricht teilnehmen können. Die Schule hat etwa 200 Schüler in der Primarstufe und 200 Schüler in der Sekundarstufe. Die Schule verfügt über qualifizierte und engagierte Lehrkräfte, die sich neben den akademischen Fächern auch auf die allgemeine Entwicklung der Kinder und ausserschulische Aktivitäten wie den eigenen ökologischen Gartenbau, Sport und kulturelle Veranstaltungen konzentrieren. GF hat auch einen Projektor gespendet, um in Zusammenarbeit mit dem Kidwai Memorial Institute of Oncology, einem bekannten, umfassenden regionalen Zentrum für Krebsforschung und -behandlung, das hochentwickelte Diagnose- und Behandlungsdienste in Indien anbietet, Krebsaufklärungscamps in ländlichen Gebieten zu unterstützen.

Als Unternehmen engagiert sich GF weiterhin für die Gemeinden, in denen wir arbeiten. Über GlobalGives haben die Mitarbeitenden Zugang zu mehr als zwei Millionen gemeinnützigen Organisationen, um einen breiteren Spendenprozess zu ermöglichen und die Möglichkeit zu haben, durch die Unterstützung unserer Gemeinschaften Empathie zu fördern. Die Mitarbeitenden von GF auf der ganzen Welt sind stolz darauf, sich für ihre Gemeinden einzusetzen, und wir alle freuen uns auf ein großartiges Jahr 2018.

von: Pat Patla

Der Informationsbedarf steigt dramatisch an, da die digitale Transformation und andere Geschäftstrends die Notwendigkeit einer Echtzeit-Entscheidungsfindung mit sich bringen. Das Sammeln, Übertragen und Speichern von Daten, die zur Gewinnung von Geschäftserkenntnissen beitragen, stellt Unternehmen vor große Herausforderungen, da sie sich mit der Optimierung des zunehmenden Datenflusses auseinandersetzen müssen. Nirgendwo fordert dies mehr Tribut von den traditionellen Systemen als bei der Speicherung, wo sowohl das Volumen als auch die kritische Natur der Informationen rasche Veränderungen in der Art und Weise, wie Daten gehandhabt und geordnet werden, erfordern. Die Speicherung ist der Engpass der meisten Umgebungen und gleichzeitig die wichtigste Komponente jeder Anwendung.

Everspin hat seine nvNITRO™-Technologie entwickelt, um dem wachsenden Bedarf an schnellerer und dauerhafterer Speicherung gerecht zu werden. Basierend auf magnetoresistivem Direktzugriffsspeicher (MRAM), der von GLOBALFOUNDRIES hergestellt wird, bringt nvNITRO sowohl hohe Leistung als auch Beständigkeit in die Datenspeicherung und ermöglicht so eine neue Generation der Anwendungsleistung.

Vor kurzem haben wir die Leistungsfähigkeit von nvNITRO auf der Supercomputing 17, der weltweiten Veranstaltung für Hochleistungsrechnen, vorgestellt.

In einer Demonstration mit SMART Modular Technologies war die NVMe-Beschleunigerkarte von SMART in der Lage, eine hohe Leistung bei extrem niedriger Latenzzeit zu erzielen. Die Demo zeigte einen NVMe-Beschleuniger, der als Front-End-Puffer für eine Unternehmens-SSD fungiert. Während SSDs heute Unternehmen verändern und alle Flash-Arrays aufgrund ihrer Leistungsvorteile gegenüber rotierenden Medien an Beliebtheit gewinnen, kann NAND-Speicher immer noch nicht mit der hohen Geschwindigkeit und der geringen Latenz von MRAM mithalten.

Die Transaktionsverarbeitung ist nur einer der Bereiche, in denen wir Chancen für MRAM sehen. In diesen Umgebungen erfordern viele Systeme zur Gewährleistung der Integrität und Konformität von Transaktionen eine Protokollierung oder Aufzeichnung jeder Transaktion vor Beginn der nächsten neuen Transaktion. Diese Anwendungen - wie Bankwesen, Zahlungsverarbeitung, Aktienhandel, E-Commerce, Lieferkette oder ERP/CRM - können alle von der nvNITRO-Technologie profitieren. Wenn der Nachrichtenverkehr zunimmt, kann diese zusätzliche Protokollierung zu einem Engpass werden, wenn sie nicht schnell und effizient erfolgt.

Mit einem MRAM-Speicherbeschleuniger als Front-End zu einer SSD kann die Transaktionsprotokollierung in einem Bruchteil der Zeit erfolgen, die mit einer SSD benötigt wird. Die geringere Latenzzeit von MRAM bedeutet, dass diese Protokolle schneller geschrieben werden können, wodurch das System ohne Verzögerung mit der nächsten Transaktion beginnen kann. Die 9-fache Reduzierung der Latenzzeit von nvNITRO durch die Verwendung von MRAM bedeutet, dass mehr Transaktionen pro Sekunde aufgezeichnet werden können, was das Potenzial für einen höheren Gesamtdurchsatz der Anwendung bietet.

Ein weiterer wichtiger Vorteil von MRAM ist die Fähigkeit, den Zustand der Daten aufrechtzuerhalten, ohne dass Batterien oder Superkondensatoren benötigt werden. Für diese Unternehmen stellt das Schreiben riesiger Transaktionsmengen neben der Geschwindigkeit noch eine zweite Herausforderung dar - die Aufrechterhaltung der Daten unabhängig vom Zustand des zugrunde liegenden Systems. Wenn ein System die Stromversorgung verliert oder unterbrochen wird, können Transaktionen, die gerade geschrieben oder protokolliert werden, verloren gehen, weil der Standard-DRAM-Speicher nicht persistent ist und der NAND-Speicher in SSDs nicht schnell genug schreiben kann, um alle Daten zu erfassen, bevor die Stromversorgung unterbrochen wird. Dank der Beständigkeit von MRAM können diese Daten schneller geschrieben werden, wodurch die im Puffer gespeicherten Daten reduziert werden. Wenn das System neu gestartet werden muss, sind diese Daten bei der Initialisierung immer noch im MRAM vorhanden. In einer Welt, in der die Aufsichtsbehörden jede Transaktion prüfen und ein Finanzunternehmen unter Umständen seine Transaktionen "nachspielen" muss, ist es von unschätzbarem Wert, sicherzustellen, dass alles beim ersten Mal korrekt protokolliert wurde. Diese Art von Schutz geht über den bloßen Schutz der Daten hinaus; an diesem Punkt schützt sie tatsächlich das Unternehmen.

Die Supercomputing-Messe war gut besucht, und wir haben uns über die Begeisterung gefreut, die unsere Demo ausgelöst hat. Technologie wie MRAM kann eine großartige Grundlage für viele zukünftige Plattformen werden. Die Möglichkeit, die nvNITRO-Technologie über eine Vielzahl von Schnittstellen in Speicherlösungen zu integrieren - direkt als PCIe- oder U.2-Gerät, integriert in das Gehäuse oder direkt in die Systemplatinen - bedeutet, dass es eine große Vielfalt an Implementierungen gibt, die den spezifischen Anforderungen entsprechen. Diskussionen über nvNITRO beginnen immer mit dem spezifischen Anwendungsfall, der gezeigt wird, aber letztendlich wird daraus "Hey, könntest du...?". Und genau da wird es interessant.

Neben dem STT-MRAM, das wir in der nvNITRO-Demo gezeigt haben, ist STT-MRAM auch als eingebettetes MRAM (eMRAM) über GF für Anwendungen erhältlich, die die Persistenz, Haltbarkeit und Schreibleistung benötigen, die eingebetteter Flash (eFlash) nicht bieten kann. Mit dem Wachstum in Bereichen wie Drohnen, IoT und autonomen Fahrzeugen wird der Wert der direkten Einbettung von MRAM in Designs steigen. Die heutigen nvNITRO-Lösungen basieren auf der Everspin 40nm STT-MRAM-Technologie, die von unserem Partner GF hergestellt wird. Zusätzlich bietet GF jetzt Prozessdesign-Kits für 22FDX eMRAM an. GF erwartet, dass Kunden im ersten Quartal 2018 mit dem Prototyping von MRAM auf Multiprojekt-Wafern (MPWs) beginnen werden.

Wir sehen heute die unmittelbare Chance in der Beschleunigung der Speicherung massiver Datenströme. Diese großen Mengen an Telemetriedaten müssen effizient verarbeitet werden, und zwar auf eine Weise, die sowohl eine schnelle Erfassung als auch eine langfristige Speicherung gewährleistet. Aber wenn MRAM und eMRAM weiter an Marktdynamik gewinnen (und herkömmliche Speicherprodukte verdrängen) und die Formfaktoren schrumpfen, werden sich uns noch größere Möglichkeiten bieten. Heute beschleunigen wir den Teil der Gleichung, der sich auf die Back-End-Speicherung und -Verarbeitung bezieht, aber es ist nicht weit hergeholt, dass MRAM und eMRAM möglicherweise in die Front-End- und Edge-Geräte integriert werden, die diese Daten erzeugen - und genau hier werden die Dinge noch interessanter.

Wenn die Supercomputing 17 ein Hinweis darauf war, dass die Zukunft für MRAM vielversprechend ist.

von: Timothy Saxe

Die Einbettung von FPGA-Technologie in SoC-Designs ist nicht wirklich eine neue Idee. Bei QuickLogic machen wir das schon seit fast zwei Jahrzehnten, angefangen mit unserem FPGA/Hard-PCI-Controller-SoC aus dem Jahr 1999. Das Wertversprechen war damals dasselbe wie heute. Ein höherer Integrationsgrad, der ein höheres Maß an Funktionalität, Leistung und Designflexibilität bei geringeren Kosten, geringerem Stromverbrauch und geringerem Platzbedarf auf der Leiterplatte bietet. Warum also hat sich die eFPGA-Technologie nicht schon viel früher durchgesetzt?

Die Antwort liegt im Wesentlichen in der Beziehung zwischen Werkzeugkosten und Entwicklungskosten. Beginnen wir mit den Chipgrößen und Kosten. Bei unserem PCI-Baustein aus dem Jahr 1999 wurde ein 0,35-Mikron-Prozess verwendet, der 24.650 Quadratmikrometer pro Logikzelle beanspruchte. Im Jahr 2002 ergab der 180-nm-Prozess, den wir für unseren QuickMIPs-Baustein verwendeten, 9.306 Quadratmikrometer pro Logikzelle - weniger als die Hälfte der Fläche für mehr FPGA-Fähigkeit. Heute bietet unser neuestes Gerät, die EOS™ S3 Sensor Processing Platform, durch den Einsatz einer 40-nm-Prozesstechnologie ein noch höheres Maß an FPGA-Fähigkeit bei einer Chipfläche von nur 961 Quadratmikrometern pro Logikzelle. Das entspricht einer Verringerung der Chipfläche des eFPGA-Teils dieser Geräte um etwa den Faktor 25 im Vergleich zu den letzten 18 Jahren.

Geringere Anforderungen an die Die-Fläche für die eFPGA-Technologie bedeuten, dass sie in ein SoC integriert werden kann, wobei die Gesamtkosten des Geräts nur sehr geringfügig steigen. Wir schätzen zum Beispiel, dass in einem Gerät, das mit der 40-nm-Prozesstechnologie hergestellt wird, das Hinzufügen von 1.000 Logikzellen mit eFPGA-Fähigkeit zu einem 3 mm x 3 mm großen Chip die Gesamtgröße des Chips nur um etwa 10 % erhöht. Der entsprechende Kostenanstieg wird prozentual etwas höher oder niedriger ausfallen, abhängig von der Chipausbeute und den Gehäusekosten, aber der Kostenanstieg für ein solches Gerät ist marginal. In Anbetracht all der zuvor beschriebenen Vorteile sieht das Wertversprechen aus Sicht der Bauelemente nun wirklich überzeugend aus.

Lassen Sie uns nun einen Blick auf die Entwicklungskosten werfen. Fortschrittlichere Prozesstechnologien sind teurer in der Entwicklung und erfordern anspruchsvollere Design- und Verifizierungstools, die mehr Geld kosten und den SoC-Designer dazu zwingen, mehr Zeit in den Designzyklus zu investieren. Wenn ein Designfehler unterläuft oder eine Funktion falsch ist, wenn versucht wird, eine Produkterweiterung zu liefern, wenn eine Gruppe fragmentierter, aber verwandter Marktchancen adressiert werden soll oder wenn mit den sich schnell entwickelnden Marktanforderungen Schritt gehalten werden soll, dann sind zusätzliche Maskenspins erforderlich, und das kostet heute erheblich mehr Geld als noch vor zehn oder zwanzig Jahren.

In der heutigen Welt der hochkomplexen SoCs ist die Realität, dass das Silizium billig, die Entwicklung aber teuer ist.

Was soll ein sparsamer Entwickler also tun? Die Antwort ist, einen angemessenen Anteil an FPGA-Technologie einzubetten. Die zusätzlichen Siliziumkosten sind zwar relativ gering, aber dafür können sie ihre hohen Investitionen in die Entwicklung durch ein hohes Maß an Designflexibilität nach der Fertigung optimal nutzen. Anstatt teure Design- und Verifikationsmasken zu benötigen, um Fehler zu beheben, Funktionen zu ändern oder neue Marktchancen oder sich schnell entwickelnde Standards anzusprechen, werden sie den "fest verdrahteten" Teil ihres Geräts intakt lassen und einfach den programmierbaren FPGA-Teil aktualisieren. Wir schätzen, dass ein Unternehmen durch den Einsatz von Embedded-FPGA-Technologie sehr leicht 40 Prozent der Entwicklungskosten für zwei Varianten desselben Designs einsparen kann. Ganz zu schweigen von den höheren Spitzenumsätzen, Bruttomargen und längeren Markteinführungszeiten, die sich ergeben, wenn das richtige Produkt zur richtigen Zeit auf dem Markt ist.

Die eFPGA-Technologie eignet sich besonders gut für SoC-Designer, die mit GLOBALFOUNDRIES zusammenarbeiten. Der neue 22FDX®-Prozess bietet starke wirtschaftliche Vorteile für neue Bauelemente, da weniger Masken im Vergleich zu den vorherigen Knotengenerationen erforderlich sind. Seine dynamische Back-Bias-Funktion reduziert den Stromverbrauch um schätzungsweise 78 Prozent (bei 0,6 V) im Vergleich zu 40-nm-Prozessen. Damit eignet er sich gut für die stromsparenden und extrem stromsparenden Wearable-, Hearable- und IoT-Anwendungen, die unsere eFPGA-Anwender anstreben.

Wenn Sie also ein SoC-Entwickler oder -Manager sind, können Sie durch die Kombination der eFPGA-Technologie von QuickLogic mit dem 22FDX-Prozess von GLOBALFOUNDRIES unterm Strich niedrigere Entwicklungskosten und höhere Gewinne erzielen. Die Zeit ist jetzt reif.

 

von: Mark Granger

Der Automobilmarkt für Halbleiter legt einen hohen Gang ein. Gegenwärtig sind in einem durchschnittlichen Auto Halbleiter im Wert von etwa 350 Dollar verbaut, aber dieser Wert wird bis 2023 voraussichtlich um weitere 50 Prozent steigen, da der gesamte Automobilmarkt für Halbleiter von 35 auf 54 Milliarden Dollar anwächst.

Dieses starke Wachstum wird durch die Notwendigkeit angetrieben, das zu entwickeln, was wir das "vernetzte Auto" nennen. Der Begriff bezieht sich auf die zahlreichen elektronischen Systeme in einem Fahrzeug, die gemeinsam Daten von kabelgebundenen und drahtlosen Sensoren erfassen und mit Hochleistungsprozessoren und Analog-/Leistungshalbleitern kombinieren, um dem Fahrzeug teilautonome und schließlich vollständig autonome Fähigkeiten zu verleihen.

Dazu gehören unter anderem fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) wie Kollisions- und Toter-Winkel-Warnungen, ausgefeilte Infotainment- und Telekommunikationsoptionen sowie die präzise elektrische Steuerung wichtiger Fahrzeugteilsysteme wie des Antriebsstrangs.

Die Entwicklung hin zum vernetzten Auto führt zu einem grundlegenden Wandel in der Lieferkette der Automobilindustrie, was für GF eine einzigartige Chance darstellt. Traditionell gab es getrennte und unterschiedliche Ebenen von Automobilzulieferern. An der Spitze der Lieferkette stehen die Automobilhersteller selbst, die so genannten OEMs (Original Equipment Manufacturers). Tier-1-Zulieferer wie Bosch, Continental, Delphi usw. liefern Teile und Systeme in Automobilqualität direkt an die OEMs.

Tier 2 ist der Bereich, in den wir uns schon immer eingefügt haben. Tier 2-Zulieferer wie Halbleiterunternehmen haben traditionell die Tier Ones mit Teilen für Automobilsysteme beliefert und haben in der Regel nicht direkt mit den OEMs zusammengearbeitet. Dies ändert sich jedoch gerade. Da immer mehr elektronische Systeme in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden und diese immer komplexer werden, besteht ein größerer Bedarf, Systemarchitekturen und Netzwerke zu verstehen und komplexe IP- und Qualitätsstandards in die Entwicklung und Herstellung der SoCs und anderer Chips einzubringen, die diese Anforderungen erfüllen.

Das ist genau das, was wir hier bei GF tun. Deshalb haben wir vor kurzem eine Plattform namens AutoPro™ angekündigt, die OEMs und anderen Kunden aus der Automobilindustrie eine breite Palette von Technologielösungen, Design- und Fertigungsdienstleistungen bietet, die ihnen helfen, vernetzte Intelligenz zu implementieren und gleichzeitig den Zertifizierungsaufwand zu minimieren und die Markteinführung zu beschleunigen.

AutoPro basiert auf unserer 10-jährigen Erfahrung in der Automobilbranche und nutzt die vielfältigen Technologien von GF für Automobilkunden. Es umfasst unsere Silizium-Germanium-(SiGe), FD-SOI-(FDX™), RF- undfortschrittlichen CMOS-FinFETs, Packaging- und Intellectual Property (IP)-Technologien.

Wichtig ist, dass es auch Systemarchitekten gibt, die direkt mit OEMs zusammenarbeiten. In den letzten Jahren hat GF viele Mitarbeiter mit umfassender SoC-Erfahrung im Automobilbereich eingestellt, wie z. B. mich selbst, und die Netzwerksystemdesigner in unserem branchenführenden ASIC-Geschäft aus der Übernahme von IBM Microelectronics sind beispiellos.

Die AutoPro-Lösungen unterstützen alle AEC-Q100-Qualitätsstufen von Grad 2 bis Grad 0. Darüber hinaus sorgen wir mit unserem AutoPro-Servicepaket für technologische Bereitschaft, operative Exzellenz und ein robustes, automobilgerechtes Qualitätssystem.

Dadurch erhalten die Kunden Zugang zu den neuesten Technologien, die die strengen Qualitätsanforderungen der ISO, der International Automotive Task Force (IATF), des Automotive Electronics Council (AEC) und des VDA (Deutschland) erfüllen.

Obwohl AutoPro erst kürzlich eingeführt wurde, arbeiten wir bereits mit Automobilherstellern zusammen. Eines der Unternehmen, das wir nennen können, ist Audi, das unsere Angebote für die Automobilindustrie als wesentlich für die schnellere und zuverlässigere Bereitstellung von Automobilelektronik der nächsten Generation bezeichnet hat.

Es ist noch viel zu tun, aber der Weg ist noch offen.

 

von: Wallace Pai

Anfang dieses Jahres kündigte GLOBALFOUNDRIES Pläne an, in Chengdu, der Hauptstadt der Provinz Sichuan im Südwesten Chinas, in einem Joint Venture mit der Stadtverwaltung von Chengdu eine 300-mm-Fabrik zu bauen.

Wir haben dies getan, um uns die Tatsache zunutze zu machen, dass sich die chinesische Halbleiterindustrie im Umbruch befindet. Die nationale Notwendigkeit besteht darin, die Selbstversorgung mit Halbleitern in den nächsten Jahren drastisch zu erhöhen, denn obwohl China der am schnellsten wachsende Halbleitermarkt der Welt ist, muss das Land derzeit etwa 80 Prozent der Chips importieren, die in den von chinesischen OEMs hergestellten Geräten verwendet werden.

Chengdu sieht diesen Schritt in Richtung Autarkie als Chance, sich zum Silicon Valley der aufstrebenden chinesischen Halbleiterindustrie zu entwickeln. Während Touristen die alte Stadt wegen ihrer riesigen Pandas, ihres scharfen Essens, ihres kulturellen Erbes und ihrer natürlichen Attraktivität kennen, ist sie aus geschäftlicher Sicht eine durch und durch moderne, kosmopolitische Stadt mit einer Infrastruktur von Weltklasse, einer geschäftsfreundlichen Einstellung und einer großen, technologisch versierten Arbeitnehmerschaft.

Viele ausländische multinationale Unternehmen wie Intel, Texas Instruments und Siemens sind dort angesiedelt, ebenso wie große asiatische Unternehmen wie Foxconn, das dort etwa zwei Drittel der weltweiten iPads herstellt.

Dementsprechend bietet Chengdu attraktive Finanz-, Bildungs- und andere Anreize für potenzielle Industriepartner mit dem Ziel, ein komplettes Ökosystem für Chipdesign und -herstellung für den chinesischen Markt zu entwickeln.

Das eröffnete GF eine unglaubliche Chance, nicht nur die von den Elektronikherstellern des Landes benötigten Chips herzustellen, sondern auch eine Schlüsselrolle bei der Unterstützung der sich entwickelnden chinesischen Halbleiterindustrie als vertrauenswürdiger Partner mit einzigartig vorteilhaften, erstklassigen technischen Ressourcen zu spielen.

Daher haben wir uns trotz des starken Interesses aus anderen Städten für den Bau unserer Fabrik in Chengdu entschieden. Fab 11 wird nach Fertigstellung im nächsten Jahr die größte und eine der modernsten 300-mm-Fabriken in China sein und das Zentrum unserer 22FDX®-Produktion für diesen Markt bilden.

Zunächst werden wir dort Mainstream-Technologien von 130nm-180nm mit einer Kapazität von 20.000 Waferstarts pro Monat (wspm) produzieren. In der zweiten Hälfte des Jahres 2019 werden wir dann mit der Volumenproduktion unserer hochdifferenzierten 22FDX (FD-SOI)-Technologie beginnen, mit einer voraussichtlichen Kapazität von 65.000 wspm. Letztendlich werden rund 3 500 Mitarbeiter in Fab 11 tätig sein.

Fab 11 ergänzt die Ressourcen, die wir bereits in China haben. Wir haben vor einigen Jahren mit einem Vertriebsbüro in Shanghai begonnen, in dem heute 50 Mitarbeiter in verschiedenen Funktionen tätig sind, darunter Anwendungsingenieure vor Ort, Vertrieb, Marketing und andere technische Supportfunktionen.

Durch die Übernahme von IBM Microelectronics können wir nun aber auch ein hochdifferenziertes Portfolio von RF-Technologien und ein sehr großes ASIC-Design-/Entwicklungsteam mit etwa 150 Mitarbeitern in Shanghai und weiteren 40-50 in Peking anbieten. Da unser ASIC-Geschäft weiter wächst, werden auch diese Zahlen steigen. Dieses ASIC-Angebot ist sehr leistungsfähig und umfasst eines der branchenweit breitesten Angebote an ASIC-Designdienstleistungen, differenziertem geistigem Eigentum (IP), kundenspezifischem Silizium und fortschrittlichem Packaging für echte End-to-End-Lösungen.

Aufbau eines 22FDX-Ökosystems, Nutzung der ASIC-Fähigkeiten

Die Regierung von Chengdu sieht unsere 22FDX-Technologie zu Recht als einen entscheidenden Vorteil in ihren Bemühungen, ein Schwerpunkt der wachsenden chinesischen Chipindustrie zu werden, und unsere Präsenz als Magnet, der noch mehr Technologieunternehmen anziehen und die Stadt zu einem internationalen Kompetenzzentrum für Halbleiter machen wird.

Das liegt daran, dass der 22FDX mit seiner einzigartigen Kombination aus Leistung, HF-Fähigkeiten, Stromverbrauch, Größe und Kosten perfekt zu den Endmärkten passt, auf die sich China konzentriert - batteriebetriebene, drahtlose Computergeräte für mobile Anwendungen, Internet of Things (IoT), Fahrerassistenz/autonomes Fahren und 5G-Anwendungen.

Über die Fertigung hinaus helfen wir zusammen mit unserem Joint-Venture-Partner bei der Entwicklung eines ganzen 22FDX-basierten Ökosystems, das IP-, EDA- und Designdienstleistungsunternehmen umfasst, die in Zukunft unsere Kunden und Partner sein werden. Dieses Ökosystem wird bei der späteren Einführung der 22FDX-Technologie in China eine entscheidende Rolle spielen, da diese Unternehmen bereits wissen, wie sie damit arbeiten können und mit den Vorteilen vertraut sind, die sie bei der Entwicklung innovativer elektronischer Produkte haben.

So gibt es in China beispielsweise mehr als 700 fabriklose Halbleiterunternehmen, und diese Zahl wächst schnell. Einige sind zwar technisch fortgeschrittener als andere, aber insgesamt besteht ein großer Bedarf an fachkundiger Hilfe und technischer Unterstützung. Unsere ASIC-Ingenieure vor Ort arbeiten bereits mit einigen dieser Unternehmen an 22FDX-Projekten, was bedeutet, dass wir für diese Technologie bereits einsatzbereit sind, obwohl Fab 11 selbst noch im Bau ist.

Im gesamten Großraum China reichen unsere bestehenden Kunden von Tier-One-Unternehmen bis hin zu vielen dieser kleineren Unternehmen, aber da wir weitere Fähigkeiten und Technologien wie 22FDX einführen, eröffnen sich Möglichkeiten bei Kunden, die wir vorher nicht bedienen konnten.

Das ist erst der Anfang

Die chinesische Halbleiterindustrie steckt wirklich erst in den Kinderschuhen. Im ganzen Land werden derzeit mehr als 10 Fabriken gebaut, darunter auch unsere, und es wird eine ganze industrielle Infrastruktur aufgebaut.

So gesehen ist unsere neue Fabrik nicht einfach nur eine Produktionsstätte, sondern ein greifbares Symbol für eine glänzende Zukunft für uns in China.