von: Igor Arsovski

Der Ternary Content Addressable Memory Core von GLOBALFOUNDRIES stellt einen neuen Leistungs- und Dichte-Rekord auf und ermöglicht schnelleren Cloud- und Rechenzentrumsverkehr.

Rechenzentren, die Motoren des Internets, sind für den enormen Datenverkehr verantwortlich, der durch das Netz fließt. Und es ist keine Offenbarung: Unser digitales Universum und der Datenverkehr in den Rechenzentren werden bis 2019 10,4 Zettabyte (ZB) erreichen, was 144 Billionen Stunden Musikstreaming entspricht. Je datenhungriger die Anwendungen und Dienste werden, desto mehr Datenverkehr brauchen wir, um sie zu versorgen.

Um dieses Ziel zu erreichen, sind innovative Lösungen erforderlich. Um die Skalierbarkeit zu verbessern und einen höheren Durchsatz bei geringeren Latenzzeiten zu erreichen, verwenden Rechenzentren Ternary Content Addressable Memory (TCAM). TCAM, ein anwendungsspezifischer Speicher, soll Rechenzentren dabei helfen, die Suche in großen Look-up-Tabellen zu beschleunigen.

GF hat kürzlich auf der International Solid-State Circuits Conference in San Francisco eine neue ASIC-Sucharchitektur-TCAM-Lösung vorgestellt. Der TCAM-Kern von GF wies mit 1,4 Milliarden Suchvorgängen pro Sekunde die höchste veröffentlichte Suchrate auf und erreichte gleichzeitig eine Rekorddichte von 2 MB/mm2. Dies ist eine gute Nachricht für Rechenzentren, die TCAM häufig in Anwendungen wie Mustererkennung, Datenkompression, Netzwerksicherheit und Paketweiterleitung einsetzen.

Darüber hinaus nutzt das TCAM-Design von GF sowohl eine proprietäre Architektur als auch Schaltkreise für die Vorkonditionierung der Stromversorgung, die den Zusammenbruch des Stromversorgungsrauschens um 50 Prozent reduzieren und so eine weitere Skalierung von Leistung und Dichte ermöglichen. Diese Verbesserungen sind entscheidend, um schnellere Rechenzentren mit größeren Netzwerktabellen zu ermöglichen, die in der Lage sind, den ständig wachsenden Netzwerkverkehr zu bewältigen.

TCAMs sind extrem komplexe Speicherdesigns, weshalb die Erfahrung von GF - mehr als 20 Jahre, in denen wir die Grenzen des TCAM-Designs ausgereizt haben - uns in die Lage versetzt hat, einen verbesserten Suchdurchsatz, eine hohe Dichte und einen geringen Stromverbrauch für die ASIC-Designs unserer Kunden zu liefern. Insbesondere unsere Erfahrung mit sieben Generationen von Embedded-TCAM-Designs, Qualifizierung und Debugging, mit mehr als 50 ASICs mit großem TCAM-Inhalt in der Produktion, hat es uns ermöglicht, das Netzwerk-TCAM mit der höchsten (schnellsten) Suchbandbreite in der Branche anzubieten.

Wenn Sie mehr über die ASIC-Lösungen von GF erfahren möchten, laden Sie unsere ASIC FX-14 Technologie-Broschüre herunter oder kontaktieren Sie einen GF ASIC-Vertriebsmitarbeiter.

Unsere 300mm Fab 1 befindet sich in Dresden, in der Region Deutschlands, die als Sachsen oder auch Altsachsen bekannt ist. Es ist eine recht schöne und ruhige Gegend, aber lassen Sie sich nicht täuschen. Vor Jahren war Sachsen Deutschlands führendes Industriegebiet, und in jüngster Zeit gewinnt es wieder an industrieller Bedeutung. GLOBALFOUNDRIES ist einer der Gründe dafür. In Dresden werden wir in diesem Jahr 22FDX®, unseren 22-nm-FD-SOI-Prozess, in die Massenproduktion bringen. 22FDX bietet unseren Kunden ein außergewöhnliches Gleichgewicht zwischen Leistung, Stromverbrauch und Kosten und ist damit ideal für mobile, automobile und IoT-Anwendungen. Ich leite die Fab 1 in Dresden seit 2011, und die Unterschiede zwischen damals und heute können kaum überbewertet werden. Als ich hier anfing, entsprachen unsere Produktionskapazitäten, technischen Ressourcen und die Arbeitsweise nicht unseren Ambitionen. Heute ist Fab 1 ganz einfach eine der besten Fabriken auf der ganzen Welt, und wir haben ein hervorragendes Team von Technikern, Managern und Betriebspersonal, das darauf ausgerichtet ist, erstklassige Betriebskennzahlen und Kundenzufriedenheit zu erreichen.

GLOBALFOUNDRIES, Fab 1, in Dresden ist die größte 300mm-Fabrik Europas

Diese Entwicklung wurde durch Investitionen, eine effizientere Nutzung der Technologie und eine hervorragende Ausführung vorangetrieben. Wir haben bis heute mehr als 12 Milliarden Dollar in Fab 1 investiert und damit die Kapazität für die Auslieferung von 60.000 Wafern pro Monat geschaffen. In diesem Quartal wurde in Dresden der einmillionste Wafer an einen erstklassigen Mobilfunkkunden ausgeliefert. Das ist eine herausragende Leistung. Insgesamt haben wir seit 2010 2,8 Millionen Wafer aus Fab 1 ausgeliefert, von denen die meisten mit unserer fortschrittlichen HKMG-Technologie hergestellt wurden. Wir bieten diese Technologie schon länger an als jeder andere reine Anbieter foundry. Derzeit tätigen wir weitere Investitionen, um die Produktionskapazität bis 2020 um weitere 40 % zu erhöhen. Ein Großteil dieser Investitionen dient der Unterstützung der Massenproduktion von 22FDX sowie der 12FDX™-Technologie der nächsten Generation, die derzeit entwickelt wird. Die ersten Kunden, die das 12FDX-Verfahren nutzen, werden bis Ende 2018 erwartet. Unser effizienter Technologieeinsatz ist ein großer Vorteil, wenn es um die FDX™-Volumenproduktion geht. Mehr als 70 % der FDX-Prozessschritte wurden von unserem bereits gut etablierten 28-nm-HKMG-Prozessfluss kopiert, wodurch die kommerzielle Produktion einfacher, schneller und mit weniger Risiko erreicht wird. Als foundry wissen wir, dass wir neben der termingerechten Lieferung von Wafern und der Entwicklung der Technologien von morgen noch einen weiteren wichtigen Punkt auf unserer täglichen Agenda haben: die Steigerung der Produktivität bei gleichzeitiger Kostensenkung. Das ist jetzt Teil unserer Standort-DNA, und ich bin stolz darauf, dass wir allein im Jahr 2016 in einer standortweiten Anstrengung 100 Mio. USD an Kosten einsparen konnten.

GLOBALFOUNDRIES: Reinraumtechniker betreten die Brücke in Fab 1

Was die Umsetzung betrifft, so haben wir uns in den letzten fünf Jahren sehr darauf konzentriert, die notwendigen Systeme, Geschäftsprozesse und Denkweisen zu entwickeln, um unsere hochmoderne Produktionsanlage zu ergänzen. Wir haben gelernt, Risiken und Kosten besser zu kontrollieren und gleichzeitig Prozessänderungen vorzunehmen, was für die Bewältigung der ständig zunehmenden Komplexität, die mit mehr Kunden, mehr Produkten und neuen Prozessen wie FDX einhergeht, von entscheidender Bedeutung ist. Es war eine aufregende Reise, und das Beste liegt noch vor uns.

In den letzten Tagen haben die beiden größten Chiphersteller der Welt neue stromsparende 22nm-Prozesstechnologien angekündigt. Wir freuen uns, dass andere Hersteller unserem Beispiel folgen. Vor fast zwei Jahren haben wir unsere 22FDX-Technologie für drahtlose, batteriebetriebene intelligente Systeme eingeführt.

Während sich andere nur darauf konzentrieren, mehr digitale Leistung aus der Bleeding Edge herauszuholen, haben wir uns bei GF mit 22FDX auf Metriken auf Systemebene konzentriert. Der 22-nm-Knoten wird jetzt zu einem der größten Schlachtfelder in der Halbleiterindustrie, was die beispiellose Innovation zeigt, die an fortgeschrittenen Knoten stattfindet, die ein oder zwei Schritte von der Spitze entfernt sind.

Wir haben uns für FD-SOI gegenüber Bulk-Planar oder FinFET entschieden, weil es für diese Anwendungen die beste Kombination aus Leistung, Stromverbrauch und Fläche bietet. 22FDX ist in mehreren Bereichen von allen konkurrierenden 22-nm-Technologien unübertroffen:

• Die niedrigste Betriebsspannung (0,4 Volt)
• Die kostengünstigste CPP- und MX-Skalierung
• Die niedrigste Maskenanzahl
• Die beste RF-Leistung
• Die einzige Technologie, die softwaregesteuertes Body-Biasing für Transistoren bietet

Und während andere ihre Angebote jetzt ankündigen, ist 22FDX in unserer Fab 1 in Dresden, Deutschland, vollständig für die Produktion qualifiziert. Wir verzeichnen eine starke Kundennachfrage mit mehr als 50 aktiven Aufträgen in wachstumsstarken Bereichen wie Mobile, IoT und Automotive.

Wir sind nicht nur Delivering 22FDX jetzt, aber wir investieren in die Zukunft. Im September letzten Jahres haben wir eingeführt eine Erweiterung unserer FDX-Roadmap mit unserer nächsten Generation, der 12FDX-Plattform, die als einzige Technologie die Design-Flexibilität und die Kosten eines planaren Prozesses bis hinunter zu 12nm bietet und gleichzeitig eine Leistung auf 10nm FinFET-Niveau aufweist. Wir erwarten, dass andere unserem 12FDX-Vorsprung folgen werden!

Außerdem investieren wir erheblich in unsere Kapazitäten. In Deutschland bauen wir die 22FDX-Kapazität aus und planen, die Gesamtkapazität der Fabrik bis 2020 um 40 Prozent zu erhöhen. Und in China haben wir kürzlich eine Partnerschaft für den Bau einer 300-mm-Fertigung in Chengdu angekündigt, um das Wachstum des chinesischen Halbleitermarktes zu unterstützen und die steigende globale Kundennachfrage nach 22FDX zu befriedigen.

Nicht zuletzt bildet sich rund um FDX ein robustes Design- und IP-Ökosystem heraus. Vor kurzem haben wir unser FDXcelerator™-Partnerprogramm ins Leben gerufen, das darauf abzielt, die Markteinführungszeit für Kunden zu verkürzen und eine schnellere Migration zu FD-SOI von Bulk-Knoten wie 40nm und 28nm zu ermöglichen. Seit dem Start vor nur sechs Monaten haben sich mehr als 20 Partner diesem Ökosystem angeschlossen.

Die Begeisterung für FDX nimmt eindeutig zu, und der Wettbewerb wird härter. FD-SOI gilt schon lange als "Technologie der Zukunft", aber jetzt kommen alle Puzzleteile zusammen, um das Versprechen von FD-SOI HEUTE Wirklichkeit werden zu lassen.

von: Rajeev Rajan

Es besteht kein Zweifel: Auf dem diesjährigen Mobile World Congress, auf dem sich die führenden Hersteller in Barcelona, Spanien, versammelten, um ihre neuesten Produkte vorzustellen, wurde das Beste der Technik gezeigt. Die Ausstellungsfläche war überflutet von den coolsten Gadgets und Geräten der Welt, von denen einige bei weitem nicht das Format eines Mobiltelefons hatten. Dank immer fortschrittlicherer Chipsätze und neuer 5G-Technologien, die eine neue Ära der Konnektivität einläuten werden, werden auf den großen Tech-Events wie der CES und dem MWC überzeugende neue Technologien vorgestellt - von Wearables über VR-Kameras bis hin zu autonomen Autos.

Unter den neuen Technologien befanden sich auch Produkte für das vernetzte Auto - nichts, was man normalerweise an diesem Ort sehen würde, aber einige der größten Akteure in der Mobilfunkbranche interessieren sich jetzt für den Bereich des vernetzten Autos und stellen ein Produkt für das vernetzte Auto direkt neben ihrem neuen Flaggschiff-Smartphone vor. Und das Gehirn hinter den Geräten in diesen "intelligenten" Autos sind Halbleiter. Halbleiter sind in der Automobiltechnik auf dem Vormarsch, und die Automobilhersteller suchen zunehmend nach Möglichkeiten, Funktionen der Unterhaltungselektronik wie Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) und Fahrerassistenztechnologien in ihre Fahrzeuge zu integrieren. Fähigkeiten wie Bildverarbeitung, Kameras, Sensoren, Konnektivität und Kartierung heben ADAS und autonomes Fahren auf ein neues Niveau.

Ein Beispiel dafür ist die Ankündigung von Dream Chip Technologies auf dem MWC in Barcelona, das branchenweit erste 22-nm-FD-SOI-Silizium für ein neues ADAS-System-on-Chip (SoC) für Computer-Vision-Anwendungen im Automobilbereich herzustellen.

ADAS-SoCs gibt es nun schon seit mehr als 5 Jahren. Sie fragen sich also, was das Besondere daran ist? Die Multiprozessor-SoC-Lösung von Dream Chip, die im Rahmen des europäischen THINGS2DO-Projekts in Zusammenarbeit mit ARM, Cadence, INVECAS, Arteris und GF entwickelt wurde, ist das erste SoC der Branche, das auf der 22FDX® (FD-SOI)-Prozesstechnologie von GF basiert. Und das ist wichtig, wenn man als Designer versucht, herauszufinden, wie man die Komplexität reduzieren und gleichzeitig den Gewinn im Auge behalten kann.

Als Ergänzung zu FinFETs bieten die 22FDX-Transistoren von GF hervorragende RF/Analog-Eigenschaften und einen hohen fT- und Fmax-Wert (350/325 GHz), was sie zu einer idealen Technologie für 5G- und mmWave-Anwendungen mit niedrigem Stromverbrauch macht. Darüber hinaus spielt die Back-Biasing-Fähigkeit der Technologieplattform eine Rolle bei der Kontrolle der Leistung, indem sie die Schwellenspannung anhebt und gegebenenfalls Leckagen reduziert, was sie zu einer energieeffizienten Lösung für drahtlose, batteriebetriebene Computeranwendungen macht. Und wie sieht es mit den Kosten aus? Mit den 22nm-Designregeln reicht eine einzige Strukturierung aus, wodurch die doppelte Strukturierung entfällt und ein wettbewerbsfähiges Produkt entsteht.

Über den Designprozess hinaus bietet das optimierte SoC noch weitere "Schnickschnack" wie Videoeingangs- und -ausgangsschnittstellen sowie gemeinsame Kommunikationsschnittstellen auf zwei Board-to-Board-Headern. Zu den wichtigsten ADAS-Anwendungsfällen, die mit einem solchen SoC realisiert werden können, gehören die 360-Grad-Ansicht von oben, die Erkennung von Verkehrsschildern, die Warnung vor dem Verlassen der Fahrspur, die Warnung vor Ablenkung des Fahrers, die Erkennung des toten Winkels, die Surround-Vision, die Flimmerunterdrückung für digitale Spiegelung, die Fußgängererkennung, die Geschwindigkeitsregelung und die Notbremsung.

Darüber hinaus beinhaltet das SoC-Design von Dream Chip mehrere IPs wie Foundation IPs, LPDDR4, PLL, Thermal Sensor und Process Monitor von INVECAS sowie zwei LPDDR4 3200 Speicherschnittstellen mit hoher Bandbreite.

Der ADAS-SoC von Dream Chip mit der 22FDX-Prozesstechnologie von GF ist ein Paradebeispiel für die Intelligenz, die hinter dem "Aufstieg" von Halbleitertechnologien steht, die das Wachstum der Automobilindustrie und anderer globaler Märkte vorantreiben. Diese Halbleiterbauelemente verbessern die Kundenerfahrungen, die einfachere, kleinere, schnellere und zunehmend kostengünstigere Endprodukte verlangen. GF-Technologien, -Produkte und -Lösungen differenzieren wichtige Anwendungen in diesen Endbereichen.

Wenn Sie die Vorstellung des Dream Chip Automotive SoC auf dem Mobile World Congress verpasst haben, laden wir Sie ein, sich mit einem GF-Vertriebsmitarbeiter in Verbindung zu setzen oder die Website von Dream Chip unter www.dreamchip.de zu besuchen, um mehr zu erfahren.

Über den Autor

Rajeev Rajan

Rajeev Rajan ist Vice President des Bereichs Internet of Things (IoT) bei GLOBALFOUNDRIES. Er ist verantwortlich für die Förderung der Vordenkerrolle und des Bewusstseins für die IoT-Lösungen von GF. Dabei geht es um die Unterstützung von Markteinführungsplänen für das gesamte IoT-Portfolio sowie um die Bereitstellung einer strategischen Ausrichtung und neuer Marktchancen.

Bevor er zu GF kam, war Rajeev Sr. Director, Product Management and Marketing bei Qualcomm Life Inc, wo er das Produktmanagement und die Strategie für die Bereiche IoT/IoE und Healthcare and Life Sciences des Unternehmens leitete. Rajeev war außerdem Mitbegründer und CTO von 2net™, einem Start-up-Unternehmen im Bereich Digital Health, aus dem das millionenschwere Qualcomm-Unternehmen für das Gesundheitswesen hervorgegangen ist. Bei Qualcomm hatte er mehrere Positionen in den Bereichen Technologie, Produkte und Geschäftsstrategie inne.

Er ist Inhaber von mehr als 40 Patenten und Mitautor des Buches Wireless Health: Remaking of Medicine by Pervasive Technologies. Derzeit ist er Mitglied des Industriebeirats des Advanced Platform Technology (APT) Center, United States Department of Veterans Affairs (VA).

Rajeev hat einen BS in Physik vom St. Xavier's College und einen MS in Informatik von der Sardar Patel University in Gujarat, Indien. Er erhielt seinen Executive MBA von der Rady School of Management an der University of California San Diego, CA, und einen MS in Biomedizintechnik von der Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio.