对GLOBALFOUNDRIES的未来展望

正如我们在本系列的第一部分中所记载的那样,GLOBALFOUNDRIES的前10年取得了重大进展,同时也经历了一些成长的痛苦,在第二部分中还详细介绍了公司战略的重大转变。在第三部分,也是最后一部分,我们将探讨GF是如何带着新的身份和目标感,重新塑造自己,以利用半导体行业正在发生的根本性变化。

作者:Gary Dagastine

我们行业外的许多人把半导体称为 "计算机芯片"。鉴于半导体不仅越来越多地被用于传统的计算,而且在人类努力的几乎所有领域都有爆炸性的数量和种类的应用,在这些领域中,数据可以得到很好的利用,这个术语也许应该退休了。可穿戴健身设备、越来越自主的汽车和声控个人助理只是其中几个例子。

这些多样化和快速增长的应用需要针对其特定需求的半导体解决方案。因此,最重要的是要有能力将5G就绪的射频(RF)和毫米波能力、低功耗、嵌入式非易失性存储器、高电压能力、硅光子学、高级封装等功能整合到具有成本效益的解决方案中。

在开始其企业生命的第二个十年之际,GLOBALFOUNDRIES处于令人羡慕的地位,它拥有15个基于节点的技术平台、14个独特的和/或一流的应用功能集,以及其知识产权(IP)生态系统中的数千个名称。这些资产加在一起,使GF能够提供数以万计的不同应用解决方案。GF将这种配方称为 "创新方程式",地球上没有任何一家专业代工厂能与之相提并论。

GF首席执行官Tom Caulfield去年发起的从极度扩展中抽身的做法,正在加强这些产品。这一转变对公司进行了重新定位,将资源从7纳米技术的开发转移到更全面、更密集的努力中,为其产品组合中已有的平台带来进一步的创新。通过这种方式,GF正在为客户增加价值,而不需要引入成本大幅增加的制造工艺。

新市场带来新机遇

作为其正在进行的企业转型的一部分,GF最近创建了三个战略业务部门,每个部门都致力于服务特定的高增长半导体市场。GF将其定义为汽车、工业和多市场(AIM)、移动和无线基础设施(MWI)、以及计算和有线基础设施(CWI)。

这些市场正受到大趋势的推动,如物联网(IoT)、云计算、人工智能/机器学习(AI/ML)、5G通信,以及在汽车系统中越来越多地使用电子产品,等等。

GF首席技术官兼CWI副总裁Ted Letavic说:"与这些终端市场现在的增长速度一样,我们相信随着越来越多的设备被连接起来,我们在这些领域的机会将增长得更快,"他帮助领导了所有三个新战略业务部门的发展。"我们的专业应用解决方案既能促进这些发展,又能从中受益"。

GF估计,在这些市场中,约有470亿美元的代工业务可通过其发挥的空间--12纳米或以上技术节点的解决方案来解决。其中,AIM业务机会占240亿美元,而MWI和CWI分别占150亿美元和80亿美元。

AIM市场部分包含物联网等应用,它包括我们环境中感知、存储和传输数据的连接设备网络。汽车应用也包括在这一领域,实现了高级驾驶辅助系统、汽车雷达、动力总成控制等功能。

在MWI市场领域,一个关键驱动因素是5G无线通信的出现。其较低的延迟和极快的数据传输速度有望实现普遍的移动连接,极大地降低网络运营商的数据传输成本,并催生大量新的应用。据估计,到2035年,将有多达一万亿台智能设备通过5G网络连接。

同时,云计算和人工智能/机器学习的爆炸性增长推动了CWI领域。

创新的GF解决方案实现了新的应用

这些市场的创新和成功将不是由日益缩小的半导体驱动,而是由经过精心设计和优化以提供特定功能和性能的成熟的半导体平台驱动。

"在大多数情况下,7纳米及以上的技术与这些市场机会无关,这也是GF将重点从扩大规模转向的一个重要原因,"GF全球研发运营、射频和SiPh技术解决方案副总裁John Pellerin说。"需要其他类型的针对具体应用的创新。我们称这些为特定领域的解决方案,而这些正是GF的优势所在"。

物联网应用就是一个典型的例子。典型的物联网设备可能包括一个带有模拟接口的传感器,用于代码和数据存储的存储器,用于数据通信的射频功能,一个控制设备和处理数据的处理器,以及很可能是一个电池和电池接口。大多数时候,这些设备可能处于睡眠模式,所以超低电流泄漏是一个关键要求。然而,一旦被信号唤醒,该设备必须立即切换到更高性能的模式,以获取或存储内存中的数据,对其进行处理,然后传输或接收这些数据。

在处理这些不同的功能时,昂贵的7纳米散装CMOS逻辑芯片并没有任何实际优势。然而,基于GF 22FDX® FD-SOI平台的系统级芯片(SoC),具有嵌入式MRAM存储器和业界领先的射频功能,是一个理想的解决方案。22FDX平台的原生性能和功率效率可以通过GF的自适应体偏压功能得到进一步提升,使系统能够根据需要进行动态调整,以获得更高的性能或更高的功率效率。因此,GF的客户可以更容易、更经济地开发新的物联网设备,这些设备在静止状态下可以降低功耗,提供任何可能需要的高性能能力,并集成其他必要的功能。

数据中心的云计算和人工智能推理/训练提供了另一个例子,即节点扩展可能不太相关,而GF的特定领域解决方案是关键的推动因素。例如,数据中心的电力消耗是一个巨大的问题:2007年,它们消耗了美国总发电量的3%,但在2020年,预计将增加到7%。显然,每一瓦都很重要。

数据中心的人工智能电力预算的最大部分是在内存和处理器之间来回移动数据,这就是为什么人们越来越多地使用内存中计算等技术来减少电力和延迟。GF正在开发许多创新的解决方案来解决这个问题。一个是通过增加极低电压(0.5V)和双工作功能SRAM存储器等功能,降低功率要求,提高GF的12LP FinFET平台的性能。另一个是在类似于SRAM的工作模式下使用MRAM,目标是用一种在较低功率下具有三倍密度的存储器取代6T SRAM。

硅光子技术是数据中心内实现更低延迟数据传输和更高能效的另一个关键推动因素。GF的硅光子学(SiPh)光通信芯片提供了大幅提高带宽的方法,以便更容易地传输大量数据,实现新的性能水平。

GF针对数据中心的另一项创新是2.5D封装技术。在一个例子中,GF正在与Enflame Technology合作,为数据中心内基于云计算的快速、高效的人工智能培训平台开发一个加速器。该AI加速器基于GF的12LP FinFET平台,与其他芯片共同封装在先进的2.5D封装中,使Enflame能够获得与更高比例技术相同的性能,但成本更低,产品功能更灵活。

员工和合作伙伴是关键

GF转变为一家更符合半导体行业的核心和未来的公司,这并不是在真空中发生的。GF的数千名员工日复一日地将技术专长以及奉献精神和承诺带到他们的工作中,没有他们,公司就不会有今天的成就。

此外,GF还与外部专家网络建立了深入的合作和伙伴关系,这些专家提供所需的专业知识和工具,以确保GF的客户能够快速、轻松、低成本地从最初的想法到成品、包装和测试产品。

"简单地说,我们是真正的合作型代工厂,通过我们的客户支持组织,我们愿意以任何方式与任何客户合作,以最好地帮助实现他们的目标,"GF的技术支持副总裁Jim Blatchford说。"我以前在其他公司任职时,几乎是所有代工厂的客户,所以我知道在办公桌的另一边是什么感觉。我们了解客户的需求,我们认为我们的作用是帮助每个人,从清楚地知道他们想要什么的大公司,到需要我们的指导来调整他们的技术以应对特定的终端市场的小客户。"

因此,GF现在有100多个生态系统合作伙伴,涵盖了IP、EDA、设计/技术合作优化等服务,以及组装和测试。在GF的所有技术平台上,有来自40多个IP合作伙伴的3400多个IP,另外还有1000多个IP目前正在积极开发中。在过去的五年中,这些生态系统的合作伙伴已经为1500多个客户的设计提供了支持。

GF还建立了两个合作伙伴生态系统,以帮助客户最好地利用GF的关键解决方案。一个是FDXcelerator™生态系统,以促进22FDX SoC设计并缩短上市时间。另一个是RFwave™合作伙伴计划,这是一个由与GF合作的公司组成的生态系统,帮助客户利用GF的各种射频技术平台,通过简化设计,在更短的时间内开发并将差异化的解决方案推向市场。

展望未来

GF的前10年可能偶尔会有一些动荡,而时间会告诉我们下一个10年会发生什么。但从目前的情况来看,GF可以展望未来,因为它有一个现实的商业战略,对眼前的市场机会有一个清晰的认识,有创新的技术解决方案来确保客户的成功,有人力资本和外部合作伙伴来提供客户有可能需要的所有专业知识和工具。