Perspektive für Führungskräfte: Eine Strategie für Wachstum in China

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.

Über den Autor

Wallace Pai

Wallace Pai wurde im Juli 2016 zum Vice President und General Manager von GF in China ernannt. Er hat seinen Sitz in Shanghai und ist für die strategische Ausrichtung und das Wachstum des Unternehmens im Grossraum China verantwortlich, während GF seine Präsenz und Kundenbasis in der Region ausbaut.

Durch seine jahrzehntelange Erfahrung in China und sein umfangreiches Netzwerk an Geschäftspartnern und Kontakten vor Ort verfügt er über ein tiefes Verständnis für die Funktionsweise chinesischer Unternehmen sowie über äußerst relevante Erfahrungen im Bereich des Mobilfunkmarktes, der für GF ein wichtiges Ziel darstellt.

Im Laufe seiner Karriere als leitender Angestellter bei Motorola, Qualcomm, Samsung und Synaptics hat Pai die Strategie geprägt und zahlreiche strategische Initiativen und Investitionen in China geleitet. Er spricht fließend Mandarin und Kantonesisch und hat umfassenden Zugang zu Geschäftsnetzwerken in der gesamten Region Greater China.

Pai besitzt einen MBA der Harvard Business School und einen MSEE der University of Michigan, Ann Arbor. Zu Beginn seiner Laufbahn war Wallace Berater bei McKinsey & Company und Entwicklungsingenieur für Mikroprozessoren bei Intel.

 

高层视角:格芯FDX™技术良性循环的开端

在我们竞争激烈的行业内, 公司持续挑战自我并不断前进是十分重要的,否则公司将面临逐渐落后的困境。在格芯, 不断前进意味着我们敢于想象并在过往不曾开拓的道路上勇敢尝试,为客户提供独特价值。

在格芯,被我们称为 FDX™的全耗尽式SOI技术就是勇于尝试的例子之一。您已在最近频繁得到我们关于FDX技术的消息。我们的22纳米和12纳米 FDX制程是低功耗、移动类及高度集成SoC应用的理想选择,是我们许多用户在市场中的甜区。

我们为物联网系统独立开发了22FDX®技术,(根据McKinsey & Company基于Gartner, iSuppli, Strategy Analytics的量化预测分析)我们预测物联网市场将在2020年前为半导体提供500亿美金的市场机会。利用软件控制的背栅偏置功能,22FDX®技术提供14/16纳米FinFET技术的性能,同时,它还支持利用电池功能的物联网应用所需的超低功耗系统及超低漏电设计库。此技术是为提供高性能数字库与高性能模拟及射频电路的集成而设计。

第一例IP和硅技术的实现证明,22FDX平台在满足物联网需求之余,同时也是低端到中端智能手机单芯片集成的理想选择。此外,拥有22FDX平台的我们打破了半导体技术开发的固有模式。在固有模式中,最先进的节点总是为高性能的数字逻辑应用而开发,自此两年后,模拟及射频将作为辅助技术被加入到制程工具包,此时,追求先进性能的用户已移至下一数字化节点。最终,再一个两年过后,你将有可能拥有非易失性内存(NVM)的集成能力。这意味着,所有得益于NVM的系统都必须使用已存在4年之久的技术来集成逻辑IP。

22FDX平台使我们的客户得以打破这一局面,帮助客户设计智能的、全集成(例如最低的功耗及系统成本)并连接的(例如芯片上射频系统)系统。我们观察到,不只是正在使用28纳米技术的客户,还有使用55纳米及40纳米(射频或NVM)的客户都已在考虑直接转移至22FDX,以利用这一充满竞争力的技术优势。

我们现已与大量客户展开了FDX技术上的合作,而其中一大部分客户已进入产品原型制造阶段。FDX技术是我们产品的基石,我们也在挑战自我,为客户在尽可能短的时间内带来属于用户的基于FDX的产品。细致来说,我们努力提供可用的设计工具及IP,让客户得以使用FDX技术的软件控制背栅偏置能力。

FDXcelerator合作项目就是为此目的被发展出来的。此项目为合作开发模式,为客户提供尽快将基于FDX的SoC推入市场所需的全面支持与资源。请将此项目看作一个完整的生态系统,此生态系统包含了通过资格验证的专家级合作伙伴,以及包括了格芯在内的供应商,我们已做好准备,随时为客户提供任何的帮助,将创新的SoC方案快速而低成本低带入市场。

不管是对于大或小的业务,强大而具有战略性的合作关系都是至关重要的。请让我以我的个人经历作为例子。在15年前,我在德州仪器内部开启了新的业务,致力于为移动电话开发微控制器设计方案。我在早期预测到手提电话将智能化、拥有高级的操作系统、下载应用的能力、分享媒体的能力以及更大的手机屏幕。我们称这款微处理器为OMAP处理器。(这个世界在过去的15年里发生了多大的变化啊!!!)

为了OMAP,我们成立了类似于FDXcelerator的生态网络,并称之为OMAP技术中心项目,以打破设计的局限,为客户带来最为优秀的技术合作伙伴以及优化的软件方案和OMAP技术所需的设计工具。

很快,我们的合作伙伴适应了新的资源、技巧、工具和多媒体软件或基础软件方案,为OMAP平台提供了支持并在新兴的智能手机市场占领先机,成为了市场内的领导者。OMAP的客户在各自的市场内都获得了成功,这都得益于他们以加快的步调进行了开发。OMAP技术中心—我们的合作伙伴—一同快速发展并分享了胜利的果实。

再回到原来的话题:我们预测22FDX SoC的设计复杂程度与所需的投入强度远低于FinFET技术,而充分利用软件控制的背栅偏置是SoC设计的新方式。这种不同并不会更加复杂。(根据Gartner的研究显示,FinFET的设计复杂程度是28纳米技术的两倍。)

若是没有专家的帮助,我们断无可能如此快速出色地完成目标。而提供专家的帮助,正是FDXcelerator项目的宗旨。

目前,我们已官方宣布了与7家世界级伙伴的合作关系,仍有许多其他的企业正在寻求加入的机会。每一位被我们评估并选中的合作伙伴,都承诺向客户提供专注的服务、具体的资源,此项目现已包括:

  • 设计工具(EDA) – 已植入业内领先设计流程的模块,利用独特的FD-SOI 体偏置功能
  • 设计单元(IP) – 完整单元库,包括基础IP,接口及复杂IP,使晶圆厂用户使用经验证的IP单元,更快开始设计
  • 平台 (ASIC)
  • 参考方案– 新兴应用领域的系统级专精,加速投入市场
  • 封装与测试方案(OSAT)– 开启最先进的SoC送达服务
  • 其他资源– 专注于FDX的设计咨询及其他服务

以上所有服务提供了来自格芯FDX技术的独特的收益与额外价值。

我认为FDXcelerator合作项目是客户加快投入市场速度的关键因素。它是FDX技术良性循环的催化剂,我们鼓励更多的客户将技术重心转移至FDX技术,而客户的设计理念与参与将进一步刺激生态系统的增长,而这将吸引更多的客户并就此不断循环。

我们正在为合作伙伴们创造业务成功的机会,同时,通过提供现有的方案与资源以增加设计创造力,我们也为客户提供加速进入市场的优势。

能在这个转变的开始参与到其中来令人兴奋。我很自豪成为我们客户的合作伙伴,并已迫不及待见证他们使用我们的技术获得成功!

不包括“传统互联网设备”如笔记本电脑及智能手机。不包括汽车类应用。粗略先期预估基于设备种类划分。在通讯类、数字化嵌入式内存类里,假定SoC具备简单设备的通讯功能与内存集成。

高层视角:中国市场成长策略

今年初,格芯宣布了与成都市政府以合资的方式,在这位于中国西南的四川省会建立300毫米晶圆厂的计划。

中国半导体行业正在经历巨大的改变,我们的决策亦是籍此获取先机。对中国而言,在今后几年内获得巨大发展以增加半导体的自我供应是势在必行的,因为作为世界发展最快的半导体市场,目前中国OEM制造的设备所用的芯片有将近80%来自海外进口。

成都方将这种追求半导体自我供应的目标视为机会,并欲籍此将成都打造为国内的半导体业硅谷。当游客流连于成都古城,赞叹这里的大熊猫、享受辣味美食与独特文化及自然风光时,从商业角度上,成都也是一个现代化的大都市,拥有世界级的基建、友好的商业态度和广大的技术人力资源。

许多国际化企业也坐落与此,如英特尔德州仪器 和 西门子, 此外还有组装了全球三分之二苹果iPad的大型亚洲企业 富士康 。

相应的,成都正在为未来的业内合作伙伴提供充满吸引力的财政、教育及其他激励措施,致力于打造服务于中国市场的完整芯片设计和制造生态圈。

这向格芯展示了一个难以置信的巨大机遇,格芯不单为全国的电子制造商生产所需芯片,更可以在中国半导体业的发展中扮演重要角色,成为拥有独特优势和世界级技术资源的中国市场可信赖合作伙伴。

因此,尽管其他城市也对我们很有兴趣,我们仍然选择在成都建立晶圆厂。Fab 11(11厂) 在明年完工时将成为中国最大的晶圆厂,并成为中国最先进300毫米晶元厂之一。同时,Fab 11也将成为我们22FDX® 的生产中心。

先期,我们会生产130纳米到180纳米的主流技术产品,每月晶元数量为20,000片。之后,在2019年下半年,我们将进行高度差异化的22FDX(FD-SOI)的量产,预计产量为每月65,000片。最终,将有约3,500名员工参与Fab 11的运营。

Fab 11成为我们中国格芯的新资源。几年前我们在上海成立销售办事处,现已有50人的规模,担任不同工作,包括FAE,销售,市场营销及其他技术支持工作。

而在完成 对IBM微电子部的收购后, 我们现已可提供高度差异化的射频技术并拥有大型ASIC设计/开发团队,其中约150位员工位于上海,另外40至50位员工位于北京。我们的ASIC业务持续增长,员工的人数也不断增加。我们的ASIC业务非常强大,拥有业内应用最广的ASIC设计服务、差异化的IP、定制芯片和先进的封装技术,提供真正的端到端设计方案。

打造22FDX生态系统,利用ASIC的能力

成都政府努力建设成为发展中的中国芯片行业中心,并视我们的22FDX技术为其关键优势。我们的出现将如同磁铁一般吸引更多的技术公司加入成都,并将成都打造成为卓越的半导体国际中心。

正是因为22FDX所具备的独特吸引力,来自于其独特的性能、射频功能、功耗、尺寸和成本组合,使其完美地匹配中国终端市场的需求 – 包括电池供电类、移动业务无线计算设备、物联网、无人驾驶/辅助驾驶及5G类应用。

在晶元厂项目以外,在我们合资伙伴的合力下,我们帮助发展基于22FDX的完整生态圈,包含了IP,EDA和设计服务公司,这些公司未来都会成为我们的客户及合作伙伴。这一生态圈将扮演重要角色,在中国推广22FDX技术,因为他们已经通过设计基于22FDX的创新的电子产品了解这一技术的优势并熟悉如何运作。

举个例子,中国现有超过700家无晶圆厂的半导体公司,而此数目仍在快速增加。即使其中一部分公司技术非常先进,可是总体而言对于专家的帮助和技术支持的需求十分强烈。我们位于中国的ASIC工程师现已在现场为这些公司提供22FDX项目的支持,这意味着,我们在Fab 11还在建时就开始了22FDX业务。

放眼大中华,我们现有的客户涵盖顶尖企业到许多小公司,但是当我们提供更多的能力及类似22FDX的技术,更多的机遇将涌现,让我们有机会服务此前无法服务的客户。

这只是开始

现今中国的半导体行业正处于萌芽期。包括我们的Fab 11在内,全国有超过10家晶圆厂正在建设,完整的产业基建正在建设中。

从这个角度看,我们的晶圆厂不只是一个简单的生产设施,更是一个中国美好未来的有形象征。

关于作者

Wallace Pai
白农先生具有20余年的半导体行业从业经验,在战略规划、企业发展、市场营销和建立企业生态系统方面具有丰富的专业经验。其先后在摩托罗拉、高通、三星和新思国际担任高级主管,负责制定战略,在中国领导实施了多项战略计划和投资项目。他精通普通话与粤语,在大中华区拥有广泛的业务网络。白先生入职后将常驻上海,并向全球销售与业务拓展高级副总裁 Mike Cadigan汇报工作。

在加盟格芯前, 白农先生在新思国际担任副总裁兼总经理,负责大中华区、韩国和日本地区的触控与显示业务。在此之前,他曾任三星集团的公司业务拓展副总裁,负责领导移动和半导体业务战略计划和投资项目的实施。在进入三星之前,他就职于摩托罗拉移动事业部,担任公司副总裁,负责公司业务拓展和公司风险基金管理,推动实施了多个对公司基础和发展意义深远的战略收购和资产剥离项目。在进入摩托罗拉之前,白先生就职于高通,先后在全球业务拓展、产品管理和战略规划部门担任领导职务。

白农先生拥有哈佛商学院工商管理硕士学位和安娜堡市密歇根大学电机工程学硕士学位。在其早年职业生涯,他曾供职于麦肯锡咨询公司担任顾问,并在英特尔公司担任过微处理器设计工程师。

 

eMRAM: Bereit zum Aufbruch!

von: Dave Eggleston

In letzter Zeit gab es viele Nachrichten über eingebettete MRAM (eMRAM), und das aus gutem Grund. Die Technologie entwickelt sich rasch von der Forschung und Entwicklung zur Kommerzialisierung bei mehreren Foundries und wird nun auch von Chipdesignern übernommen. GLOBALFOUNDRIES hat soeben die Verfügbarkeit seines 22FDX® 22nm FD-SOI eMRAM für System-on-Chip (SoC)-Entwickler bekannt gegeben und PDKs, Standardmakros und MPWs für das Prototyping von Kunden freigegeben. Mit der für Ende 2018 erwarteten Risikoproduktion von GF und anderen Foundries entwickelt sich MRAM zu einem großen Technologie- und Marktstörfaktor, der eingebettetes Flash ersetzen und SRAM in MCUs und SoCs für Automobil-, IoT-, Verbraucher- und Industriesysteme ergänzen könnte. In naher Zukunft werden auch FinFET-Prozesse mit eMRAM auftauchen, die neue Möglichkeiten für künftige Speicher-, Netzwerk- und Rechenzentrumssysteme bieten.

Aufgeladene Leistung

Die MRAM-Technologie befindet sich seit Jahrzehnten in der Entwicklung - parallel zu verschiedenen anderen nichtflüchtigen Speichern wie RRAM, Phase Change, Carbon Nanotubes und Ferroelectric - und in letzter Zeit hat eMRAM eindeutig die Führungsposition unter allen aufkommenden eingebetteten Speichertechnologien übernommen. Warum? eMRAM bietet SoC-Designern ganz erhebliche Leistungsvorteile:

  • Very fast write speeds (<200ns)
  • Extrem hohe Ausdauer (~10E8 Zyklen)
  • Betrieb ab Logik-Vcc (keine Hochspannungspumpen erforderlich)
  • Niedriger Energieverbrauch beim Schreiben (10x niedriger als eFlash)
  • Kein statisches Leck in der Bitzelle (0 pA gegenüber >50pA für eine SRAM-Bitzelle)

In Verbindung mit den Leistungsvorteilen verfügt eMRAM im Vergleich zu anderen aufkommenden NVM-Optionen über einen deutlich höheren technologischen Reifegrad:

  • Gut verstandene Physik des Magnetismus
  • Einfacher, kontrollierbarer Schaltmechanismus (kein Umformen oder stufenweises Schreiben erforderlich)
  • Geringes Auftreten von Einzelbitausfällen
  • Demonstration von Multi-Mb-Arrays bei sub-28nm
  • Erzielung hoher Erträge bei hervorragender Zuverlässigkeit
  • Vollständige Integration in fortschrittliche Produktionsprozesse foundry

eMRAM bietet gleichzeitig Bitdichte, Geschwindigkeit und Ausdauer, gepaart mit niedrigem Stromverbrauch und Nichtflüchtigkeit. Die kombinierten Vorteile der überlegenen Leistung und der technologischen Reife von eMRAM sind Schlüsselfaktoren für die Entscheidung der Kunden von foundry , eMRAM für ihre Sub-28nm-Produkte zu verwenden.

Auf den Straßen unterwegs

eMRAM bietet gleichzeitig Bitdichte, Geschwindigkeit und Ausdauer, gepaart mit niedrigem Stromverbrauch und Nichtflüchtigkeit. Die kombinierten Vorteile der überlegenen Leistung und der technologischen Reife von eMRAM sind Schlüsselfaktoren für die Entscheidung der Kunden von foundry , eMRAM für ihre Sub-28nm-Produkte zu verwenden.

In der Vergangenheit wurde eMRAM nicht als reif für die Kommerzialisierung angesehen, da es mehrere Hindernisse bei der Herstellung und Zuverlässigkeit gab: die Komplexität des Materials, die schlechte Datenspeicherung bei hohen Temperaturen, die Anfälligkeit für externe Magnetfelder und schließlich die schwierige und teure Herstellung.

Es sind schwierige Herausforderungen zu bewältigen, aber um den Sprung von einer unzuverlässigen zu einer zuverlässigen Technologie zu schaffen, hat sich die Branche direkt mit den Problemen der Materialien und der Fertigungskomplexität befasst. Im Rahmen dieser Bemühungen haben die großen Hersteller von Fertigungsanlagen zusammen mit den Gießereien Pionierarbeit bei der Entwicklung von eMRAM-spezifischen PVD- und Ätzanlagen geleistet, die einen Durchsatz von 20 Wafern pro Stunde erreichen, was wettbewerbsfähige Herstellungskosten ermöglicht.

Darüber hinaus hat GF die Zuverlässigkeit von eMRAM durch die Modifizierung der magnetischen Materialien verbessert, um eine hervorragende Datenspeicherung und magnetische Immunität zu gewährleisten:

  • Weniger als 10ppm Bitfehlerrate durch 260°C Löt-Reflow
  • 15 Jahre Datenerhalt bei 125°C
  • Mehr als 1000 Oe magnetische Immunität

Mit anderen Worten: Viele der früheren Hindernisse für die Kommerzialisierung von eMRAM sind jetzt überwunden - durch die gemeinsamen Anstrengungen der Foundries und der großen Hersteller von Fertigungsanlagen, eMRAM zuverlässig und herstellbar zu machen.

Erhöhen Sie die "Killer-Combo"

Angesichts dieser neuen Fortschritte in Bezug auf Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit haben sich für eMRAM nun Marktchancen für große Stückzahlen eröffnet. Die Marktchancen werden mit der breiten Vermarktung von vollständig verarmtem Silizium-auf-Isolator (FD-SOI) als Substrat noch größer.

eMRAM auf FD-SOI vereint die besten Fähigkeiten seiner Klasse und stellt eine unwiderstehliche "Killer-Kombination" im Vergleich zu anderen Bulk-Silizium-Angeboten dar. Im Gegensatz zu eFlash, das in das Silizium eingebaut ist, wird das magnetische Element von eMRAM in den Metallschichten aufgebaut, so dass es einfacher in einen Logikprozess wie FD-SOI implementiert werden kann, ohne Auswirkungen auf FEOL-Transistoren. Darüber hinaus steigert eMRAM durch seine höhere Ausdauer und schnellere Schreibgeschwindigkeit die SoC-Leistung, und die niedrige Schreibenergie reduziert den Stromverbrauch um mehr als 80 Prozent (im Vergleich zu 28nm Bulk-Silizium mit eFlash).

Insbesondere die branchenführende 22FDX eMRAM-Plattform von GF bietet eine hervorragende Skalierung, herausragende RF-IP, extrem niedrige Leckraten, Power Island Control - und (endlich!) eMRAM-Makros mit eFlash- oder SRAM-Schnittstellen. Die Vielseitigkeit des 22FDX eMRAM von GF ermöglicht zum ersten Mal hocheffiziente Speichersubsysteme, die ohne Zeit- oder Energieverluste betrieben werden können und sich daher für ein breites Spektrum von Anwendungen eignen.

eMRAM ist endlich da: SoC-Entwickler können von der überragenden Leistung und technologischen Reife des 22FDX eMRAM von GF profitieren, der sich durch hervorragende Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit auszeichnet.

Entwerfen Sie noch heute Ihr Killer-Produkt mit der 22FDX "Killer Combo" von GF!

Um die 22FDX- und Embedded-Speicherangebote von GF zu testen:

Über den Autor

Dave Eggleston

Dave Eggleston

Dave Eggleston ist Vice President of Embedded Memory bei GlobalFoundries, wo er seit 2015 tätig ist. Dave Eggleston ist bei GlobalFoundries für das Geschäft mit eingebetteten flüchtigen und nichtflüchtigen Speichern sowie für die damit verbundene strategische Ausrichtung und Initiativen verantwortlich. Dave ist der ehemalige CEO und Präsident von Unity Semiconductor, einem Pionier der RRAM-Branche, der von Rambus übernommen wurde. Er hatte technische Führungspositionen bei Rambus, Micron (wo er die NAND-Systementwicklungsorganisation aufbaute und leitete), SanDisk und AMD inne. Er hält 28 Patente in den Bereichen NAND-Flash und ReRAM-Speicher der nächsten Generation, Verwendung von Speichersystemen und Großserienfertigung. Derzeit ist er im Vorstand von zwei NVM-Startup-Unternehmen. Er erhielt seinen MSEE von der Santa Clara University und seinen BSEE von der Duke University.

 

eMRAM: 蓄势待发!

作者: Dave Eggleston

最近关于eMRAM 的技术捷报频传。该技术的研发阶段已顺利完成,开始加速演进,在多个晶圆厂进入商用,并得到了芯片设计者的仍可。值得一提的是,格芯刚刚发布了 用于片上系统(SoC) 的22FDX® 22纳米 FD-SOI eMRAM技术,包括了配套的PDK,存储模块,以及便于用户进行原型验证的MPW(多项目晶圆)的日程表,格芯及其他晶圆厂预期将在2018年末进行试生产。eMRAM正迅速成型,演进为一项伟大的技术,并为市场带来新的机会, 预计将会替代目前用于MCU及SoC的eFlash和SRAM, 这些MCU和SOC芯片广泛应用于汽车、物联网、消费者及工业系统。未来,eMRAM也会 集成在 FinFET工艺平台上,为新一代的储存、网络和数据中心系统带来新的技术。

超强的性能

MRAM技术的开发已经持续数十年,其他同期进行的非易失性内存包括RRAM、Phase Change, Carbon Nanotubes, Ferroelectric, 到目前为止,eMRAM已确立了领先的地位。eMRAM为SoC设计者提供了显著的性能优势:

  • 超快写入速度 (<200ns)
  • 极高的擦写次数 (~10E8 次)
  • 在逻辑Vcc供电下运行 (无需Charge PUMP)
  • 功耗低 (比eFlash低10倍)
  • 无bitcell静态漏电 (0 pA vs 50pA for a SRAM bitcell)

 

相较于其他新兴NVM,除了卓越的性能, eMRAM也具备更高的技术成熟度:

  • 成熟的磁学物理理论
  • 简单可控的写入机制 (无需先擦除再写入,也无需分步写入)
  • 单比特出错率低
  • 已经有28纳米以下的成品,展示多个Megabit阵列
  • 高良率,高可靠性
  • 与先进工艺的无缝融合

eMRAM同时具有高数据密度、高速度,耐用性,低功耗和非易失性的特点。综合的优势、卓越的性能和技术的成熟,成为设计公司在 28nm及以下工艺平台选择eRMAM的重要因素。

全速启程

eMRAM 在过去被认为无法商用,因为它在制造成本和可靠性方面挑战巨大:材料复杂、高温条件下的数据维持能力低、抗磁力干扰能力差,价格高昂而制造过程复杂。

通过业界共同和持续的努力,代工厂已经解决了材料及制造工艺过程复杂的问题,多家主流晶圆设备生产商与晶圆厂采用了更适合eMRAM 技术的淀积和蚀刻装置,达到了每小时20片晶圆的产出,使得生产成本具备了竞争力。

此外,格芯特别 改进了eMRAM的可靠性, 通过调整磁性材料,达到了出色的数据维持能力及抗磁场干扰能力,包括:

  • 在260°C回流焊接中小于10ppm的误码率
  • 125°C温度下15年的数据维持时长
  • 大于1000奥斯特(Oe)抗磁干扰能力

简而言之,许多过往在eMRAM技术上的障碍已被克服–这是众多晶圆厂商和主流晶元设备制造商共同努力的结果,他们使eMRAM技术更为可靠并得以投入量产。

打造杀手锏

得益于成本的降低与可靠性的提高,批量生产的大门已向eMRAM技术敞开。而随着全耗尽式绝缘体上硅(FD-SOI)作为基底技术的广泛商业化,eMRAM的市场机会将进一步涌现。

eMRAM 与 FD-SOI的搭配带来了同类产品最佳的性能,与其他传统硅产品相比,是令人无法抗拒的“杀手锏”。不同于eFlash是一种前端技术, eMRAM的磁性存储元件搭建于后端金属层上,这便利于将其集成至如FD-SOI的逻辑制程,不会对前端晶体管造成影响。此外, eMRAM更高的耐用性、更快的写入速度提升了SoC的性能,相较于使用eFlash的28纳米传统技术,写入功耗降低了超过80%。

具体来说,格芯在业内领先的 22FDX eMRAM 平台提供了出色的工艺尺寸的微缩、高性能的射频IP、超低的漏电和 灵活的电源控制能力,更加重要的是,配备了eFlash 或 SRAM接口的eMRAM模块,使得超高效内存子系统成为可能,这些子系统在开启/切断电源的时候,没有时间上的延迟和功耗的损失,使其成为大量应用的最佳选择。

eMRAM 技术终于到来,已为SoC设计做好准备,使设计者得以利用其高性能的优势和成熟的技术, 获得eMRAM带来的高可靠性和低成本。

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使用格芯的22FDX和嵌入式内存产品:

 

Dolphin Integration tritt dem GlobalFoundries FDXcelerator™-Programm bei, um bahnbrechende Fabric-IP zu liefern

Dolphin ist dem GlobalFoundries FDXcelerator™-Ökosystem mit seiner bahnbrechenden SoC Fabric IP beigetreten, die den "DELTA"-Regeln von Dolphin Integration entspricht, um das Design von kostengünstigen Low-Power-SoCs in 22FDX® zu rationalisieren und zu beschleunigen.

Dolphin Integration加入格芯FDXcelerator™计划以提供突破性的Fabric IP

Dolphin ist dem GlobalFoundries FDXcelerator™-Ökosystem mit seiner bahnbrechenden SoC Fabric IP beigetreten, die den "DELTA"-Regeln von Dolphin Integration entspricht, um das Design von kostengünstigen Low-Power-SoCs in 22FDX® zu rationalisieren und zu beschleunigen.

GTC 2017 und die Zukunft der Technologie: Teil 2

von: Dave Lammers

In all den Jahren, in denen ich als Technikjournalist tätig bin, habe ich selten eine so interessante Geschichte erlebt wie die, die sich im Automobilsektor abspielt. Was könnte faszinierender sein als der Wettlauf um die Abkehr von den heutigen benzinbetriebenen Autos mit allzu menschlichen Fahrern am Steuer?

Werden sich junge Menschen, die sogenannte Generation X, für autonomes Fahren und Elektroautosbegeistern? Wird die Sorge um Sicherheit, Umweltverschmutzung und natürliche Ressourcen dazu beitragen, dass EVs und ADAS-Technologien gefördert werden?

Und ja, die nationalen Regierungen konkurrieren alle darum, dass ihre heimische Automobilindustrie eine Spitzenposition einnimmt.

GF hat in der Automobilbranche eine Menge zu bieten. Als ich 1998 nach Austin zog und anfing, über die automobilen Halbleiter von Motorola zu berichten, traf ich auf Manager, die sich sehr positiv über die Unterstützung durch Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. äußerten, die jetzt zu GF gehört. Ein weiteres Plus ist die Produktionsstätte in Dresden, die sich in der Nähe der führenden europäischen Automobilhersteller befindet.

Um diese Vorteile zu nutzen, bündelt GF sie in einer neuen, auf die Automobilindustrie ausgerichteten Plattform, AutoPro™. Ziel ist es, den Kunden alle automobilen Technologielösungen und Fertigungsdienstleistungen von foundryunter einem Dach zur Verfügung zu stellen, damit sie schnell Qualitätszertifizierungen erhalten und die Zeit bis zur Markteinführung verkürzen können.

Es besteht kaum ein Zweifel daran, dass die Bemühungen zur Entwicklung von ADAS- und EV-Technologien schnell voranschreiten. Mark Granger, Vice President of Automotive Product Line Management bei GF, prognostizierte auf der GTC 2017, dass bis 2020 "ein paar hunderttausend vollautonome Autos" auf den Straßen unterwegs sein werden.

"In den nächsten 10, 20, 30 Jahren haben autonome Autos die Chance, wirklich Leben zu retten und älteren Fahrern Mobilität zu bieten. Statistisch gesehen ist der Verlust von Menschenleben auf der ganzen Welt (durch Autounfälle) gleichbedeutend mit dem Verlust einer 747 (mit Passagieren) pro Woche. Das ist eine erschütternde Statistik. Wenn wir die ADAS-Sicherheitsherausforderungen lösen können, werden wir etwas für die Welt tun."

Um dieses Ziel zu erreichen, stellte Granger eine lange Liste von technologischen Herausforderungen vor, die von Lidar über Bildverarbeitung bis hin zu 5G für den Einsatz im Automobil reichen. Zusätzlich zu ADAS wies er auf die Fortschritte bei Elektrofahrzeugen hin, die wahrscheinlich parallel dazu kommen werden.

Die Automobilindustrie, so Granger, biete "eine Reihe von Möglichkeiten, einschließlich Sensoren rund um das Auto, so dass das Auto die Welt um sich herum sehen, verstehen und darauf reagieren kann. Ein Auto wird zu einem Datenzentrum auf Rädern. Ein großer Teil der Datenverarbeitung wird im Auto stattfinden, denn niemand möchte in einem Auto sitzen, das auf eine (drahtlose) Verbindung angewiesen ist, um zu fahren, selbst in einem Parkhaus nicht.

Sanjay Jha, der CEO von GF, sprach über die Anforderungen, die ADAS-Systeme an Sensoren, Radar und ICs stellen, um ein "Echtzeit-Management" zu ermöglichen.

Ein Auto, das mit 70 Meilen pro Stunde oder 100 Fuß pro Sekunde fährt, muss in der Lage sein, Hindernisse zu sehen, eine Entscheidung zu treffen und die Bremsen zu betätigen, und das alles innerhalb eines Abstands von 100 Fuß, sagte Jha, dass die ADAS-Systeme in der Lage sein müssen, eine enorme Menge an Berechnungen innerhalb einer Millisekunde durchzuführen.

Ein ADAS-fähiges Auto wird mit Sonar und bis zu 16 Kameras pro Fahrzeug ausgestattet sein. "Das Auto muss in der Lage sein, zu bremsen, während es Daten von den Kameras aufnimmt. Das wird den Verbrauch von Quadratkilometern an Silizium in der Industrie in die Höhe treiben und den Wechsel von Von-Neumann-Architekturen zu verteiltem Rechnen mit sich bringen. Dies wird ein enormer und starker Antrieb für die Halbleiterindustrie sein.

Die22FDX®-Technologie zielt genau auf diese ADAS-fähigen Autos ab. Fab 1 in Dresden, Deutschland, und später Fab 11 in Chengdu, China, sind so positioniert, dass sie ICs für den Einsatz in Fahrzeugen liefern können.

Granger wies darauf hin, dass GF im Bereich Automotive Lidar mit Kunden sowohl an Silizium-Germanium- als auch an CMOS-basierten Lidar-Lösungen arbeitet. "Wir arbeiten in Fab 1 an 22FDX und SiGe für Langstreckenradar, 40nm CMOS oder 22 FDX für Kurzstreckenradar und 28nm oder 22nm für Kamerasensoren. Die Steuerungen für elektrische Fensterheber und andere sind auf unseren ausgereiften Knoten, und natürlich unterstützen wir mit den fortgeschrittenen Knoten die sehr umfangreichen Verarbeitungselemente, die in Autos für die zentrale Steuerung eingesetzt werden."

Insgesamt wird der gesamte verfügbare Markt (TAM) für Automobil-ICs von derzeit 35 Mrd. USD auf 54 Mrd. USD im Jahr 2023 wachsen. Der ADAS-Anteil wird mit einer 20-prozentigen CAGR wachsen, angetrieben durch Sensoren und Verarbeitungsleistung, während Analog- und Leistungselektronik immer noch einen Großteil des Marktes ausmachen.

"GF verfügt über ein breites Spektrum an Fähigkeiten und kann jeden dieser Märkte bedienen", so Granger.

Es wird interessant sein zu beobachten, welche Rolle China spielt, ein Land mit einem großen Problem der Luftverschmutzung. Die chinesische Regierung lenkt die städtischen Verbraucher in Richtung E-Fahrzeuge, indem sie die Steuern senkt und den schwierigen bürokratischen Weg zum Erwerb eines Führerscheins erleichtert.

Es wird sich zeigen, welche Unternehmen und welche Länder die Führung auf dem Markt für vernetzte Autos von morgen übernehmen werden. Mit seiner Erfahrung an seinen großen Produktionsstandorten, seiner Technologievielfalt und der neuen AutoPro-Plattform scheint GF die richtigen Werkzeuge zu haben, um seine Kunden in diesem spannenden Wettbewerb zu unterstützen.

 

Über den Autor

Dave Lammers

Dave Lammers

Dave Lammers schreibt für Solid State Technology und ist Blogger für die Foundry Files von GF. Dave Lammers begann über die Halbleiterindustrie zu schreiben, als er Anfang der 1980er Jahre im Tokioter Büro von Associated Press arbeitete, einer Zeit des schnellen Wachstums der Branche. 1985 wechselte er zur E.E. Times, für die er in den folgenden 14 Jahren von Tokio aus über Japan, Korea und Taiwan berichtete. Im Jahr 1998 zogen Dave, seine Frau Mieko und ihre vier Kinder nach Austin, um ein texanisches Büro für die E.E. Times einzurichten. Als Absolvent der University of Notre Dame erwarb Dave einen Master-Abschluss in Journalismus an der University of Missouri School of Journalism.

 

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