德累斯顿 GF's Fab 1 的幕后花絮 2022 年 5 月 31 日 GlobalFoundries (GF) 拥有一支才华横溢的多元化员工队伍,生产基地遍布美国、欧洲和亚洲,是全球客户值得信赖的技术来源。 虽然我们所有的先进制造工厂(或称晶圆厂)都致力于提供功能丰富的芯片,这些芯片在日常生活中无处不在,对全球经济也至关重要,但每个 GF 晶圆厂都是独一无二的,都有自己的优势和机遇。 为了了解我们在德国的全球制造业务,我们采访了 Fab 1 副总裁兼总经理 Manfred Horstmann。 感谢您抽出时间接受我们的采访,曼弗雷德。 非常乐意这样做。 首先请您介绍一下 Fab 1 制造的半导体产品。 在 Fab 1,我们在多个平台上制造多种不同类型的芯片,包括 22 纳米和 28 纳米技术以及 40 纳米和 55 纳米技术。整个产品组合功能极其丰富,我们与业务部门密切合作,确保我们的技术能够满足客户现在和未来的需求。 例如,我们在德累斯顿生产业界最先进的 28 纳米大功率技术,该技术被用于许多世界领先智能手机的 OLED 显示屏。我们还生产业界领先的 22FDX® 平台,该平台具有射频和毫米波功能,可用于智能家居、物联网设备或支持 5G 的芯片。重要的是,我们还生产广泛应用于汽车的芯片,包括对驾驶员辅助系统至关重要的雷达。 您提到了智能手机和汽车,这些芯片还用于哪些领域? Fab 1 制造的芯片随处可见!我们的 BCD 技术被用作手机中的音频芯片。我们还制造为智能手机摄像头进行数据运算的逻辑芯片,我们的 28ISP 解决方案是这一应用中使用最多的芯片之一。说到智能手机,除了支持最新的 5G 和 WiFi 6 连接功能外,我们的 22FDX 技术还用于电源管理,帮助我们延长手机的充电间隔时间。除了手机和汽车,您还可以在 GPS 设备、包括腕带健康追踪器在内的可穿戴设备、其他物联网设备、平板电脑和机器人系统中找到 GF 内置的芯片。 值得注意的是,从高压、嵌入式非易失性存储器到自动鉴定,我们可以在工艺技术中添加许多功能,因此,GF 制造的定位芯片是不同细分行业中众多不同应用的首选解决方案。 请向我们介绍制作这些芯片的 Fab 1 团队。 Fab 1 团队非常敬业,对工作充满热情。他们拥有深厚的技术基础,知道自己在做什么,团队合作非常有效。他们真实可信,能够完成任务。这也是一支极其多样化的团队。Fab 1 的员工来自 47 个国家和民族,他们作为一个团队共同工作。 团队中的每个人都有许多不同的才能和特长,因此我们总有人能挺身而出,发挥这些特长,帮助推动新兴项目和课题的发展。这种知识基础和主动性是关键资产,在我们的工厂发展过程中尤为重要。我们正在快速扩建晶圆厂 1,这是一项全员参与的工作。我们正在共同努力,开发务实的解决方案。 提高半导体生产能力并非易事。扩产进展如何? 进展非常顺利。我们的团队致力于提升产能,在 Fab 1 工厂,我们称之为 "十年提升"。我们的首席执行官汤姆-考尔菲德(Tom Caulfield)于 2020 年宣布 GF 将投资扩大德累斯顿的生产能力,由此拉开了序幕。我们正在为无尘车间配备 400 多台新工具和子工具。去年,我们的出货量增长了 50%,我们的目标是在今年、2023 年和 2024 年继续保持出货量增长。 在扩建过程中,我们需要考虑的一个主要问题是,洁净室没有空余空间。这意味着我们在搬进所有工具的同时,还需要搬出旧工具或将它们移到其他地方,以腾出更多空间。这又给整个过程增加了一层复杂性。在任何时候,我们都有大约 100 种工具在安装,而生产仍在全力进行。这是一个非常繁忙的时期!尽管繁忙,我们的生产线产量不仅稳定,而且还在不断提高。因此质量很好。只有整个团队全心投入,紧密合作,才能取得这样的成果。 您是否经常与其他 GF Fabs 和 GM 联系? 当然可以。德累斯顿生产基地正在加紧生产,我们与其他生产基地保持着密切沟通。这是真正的 ONEGF 合作。例如,新加坡工厂 7 的一些团队成员一直在工厂 1 工作,帮助我们安装或鉴定新工具的某些方面。我们还与 7 号厂房交换零件和材料,并与 8 号厂房就特定材料或项目(如氘气回收和循环利用)开展合作。全球总经理团队合作无间,这对 GF 和我们的客户来说都是一大优势。在全球供应链紧张的今天,这一点尤为重要。我们将备件送往各地,将化学品送往各地,我们互相帮助。我们之间的合作非常密切。 能谈谈您成为 Fab 1 总经理的经历吗? 我想说,我是这家公司的孩子。我和这个德累斯顿团队一起成长。1997 年从亚琛 RTWH 大学获得博士学位后,我在硅谷的 AMD 公司从事研发工作,直到 1999 年。回到德累斯顿后,我在不同的研发和技术开发团队中工作,专注于器件和技术,帮助将 SOI 引入晶圆厂。我从一名入门级器件工程师晋升为器件和开发总监。2009 年,GF 成立,这对我来说是一个继续成长的大好机会,我有机会领导 GF 28 纳米技术的开发和产品化。几年后,我又有机会组建了一个集成技术、良率和无污染制造团队。2017 年,我被任命为副总裁,主要负责德累斯顿 22FDX 的量产,以及将 BCD、高压、射频等功能集成到我们的 28 纳米和 22 纳米平台中。2020 年,我有幸成为 Fab 1 的总经理。 基本上,我在技术开发领域工作了 23 年,在过去的两年里,我的职业道路将我引向了综合管理领域。我从我的 GF 同事、Fab 1 团队以及我们的客户和合作伙伴身上学到了很多东西。 我们经常听说硅萨克森。它是什么,GF 的作用是什么? Silicon Saxony 由大约 400 家公司组成,是欧洲最大的半导体产业集群。作为欧洲最大的半导体生产基地,GF 和 Fab 1 在 Silicon Saxony 发挥着重要而积极的作用。通过硅谷萨克森,我们旨在推动与 GF 和这里所有半导体公司相关的项目。目前,一个关键的挑战是人才。我们一直在寻找优秀人才。这包括与技术学校和大学合作开设半导体课程,并为毕业生设立职位。这还包括从其他行业招聘技术人员和工程师进入半导体行业,以及从欧洲各地招聘人员到萨克森州工作和生活。我们推动的另一个主题是材料管理,寻找在本地区和整个欧洲建立更强大供应链的方法。 您能详细介绍一下 Fab 1 在吸引人才方面所做的工作吗? 人才管理是我们目前的重点。我们正在招聘来自欧洲和世界各地的优秀人才。正如我所提到的,Fab 1 团队现在代表了 47 个国家,大家齐心协力,推动我们的工厂和公司向前发展。 除了招聘,我们还在培养人才。我们与全德国乃至全欧洲的技术学校和大学合作开展实习转聘用计划,包括一些以聘用更多女性为重点的计划。实际上,在过去几年中,我们已经将这一计划的规模扩大了一倍。 总体而言,我们的团队比以往更加多元化。幸运的是,我们网站的自然减员率非常低。一旦有人加入 Fab 1 团队,他们往往会留在我们这里。我认为一个关键因素是,Fab 1 的企业文化对新想法非常开放,与其他公司相比,我们的组织结构相对扁平,个人可以真正看到自己贡献的结果和影响。 最后问你一个问题。您在半导体行业从业已久。对于 2022 年及以后的芯片制造,有什么让您感到兴奋的? 我对半导体充满热情。我非常喜欢这项技术,喜欢它如何使我们日常生活中所需的许多其他技术和设备成为可能。我从一开始就喜欢这个行业的国际性。没有哪个行业是如此国际化的,我喜欢与来自世界不同国家和地区的人一起工作。半导体制造是一个非常复杂的过程,你确实需要来自不同文化背景的人,分享他们的经验和观点,使其顺利运作。这让我不断向前迈进。 点击此处阅读更多有关 Manfred 和 GF's Fab 1 的信息。
汽车雷达的未来展望 2022 年 5 月 25 日 作者:加里-达加斯丁 如果您认为最近道路上的激进和危险驾驶有所增加,那您就对了。自疫情开始以来,超速行驶、酒后/醉酒驾驶、分心驾驶等交通违规行为不断增多。例如,加利福尼亚州高速公路上因超速超过 100 英里/小时而开出的罚单几乎是大流行前的两倍,而在纽约州,最近因高速公路工作区违规而开出的罚单数量也创下了纪录。这个问题并不局限于美国。 虽然解决日益严重的交通安全问题的最终办法在于驾驶员,但技术也可以发挥重要作用,更先进的汽车雷达就是其中的关键因素。 汽车雷达已经实现了自适应巡航控制、自动紧急制动、盲点监测和其他高级驾驶辅助系统(ADAS)功能。但是,与汽车电子控制系统更紧密集成的功能更强大的雷达系统是汽车实现更自主运行的基础。它们将带来比现在更强的预测和避免碰撞的能力。 GlobalFoundries (GF) 的 22FDX®、射频 CMOS 和 SiGe BiCMOS技术平台具有出色的射频/毫米波性能和数字处理/集成能力、超低功耗运行和良好的热特性,适用于汽车雷达和其他用途。 正因如此,许多世界顶尖的高频电子研究人员正在利用它们开发新的汽车雷达解决方案,这些解决方案将在未来三到五年内出现在汽车上。这项工作得到了 GF 大学合作计划 (UPP) 的支持,该计划为 50 多所顶尖大学的特定研究团队提供了使用 GF 半导体技术和相关组装/测试服务的机会。 作为回报,这些研究人员与 GF 自己的研发团队合作并分享研究成果。这有助于支持在 GF 平台上增加新的特性和功能,开辟应用的可能性,并在学生职业生涯的早期向他们介绍这些技术。 三位世界一流的汽车雷达研究人员 上一篇博文介绍了 UPP 如何支持多伦多大学 Sorin Voinigescu 教授构建基于 22FDX 的 80/160 GHz 双极化收发器。 在本篇文章中,我们将了解其他三位知名研究人员如何利用 GF 的技术在汽车雷达领域取得重要进展: 弗兰克-埃林格博士 弗兰克-艾林格教授Frank Ellinger 教授是德累斯顿工业大学电路设计和网络理论系主任 ,德累斯顿工业大学是德国领先的技术大学之一,位于 "硅萨克森 "微电子集群,靠近 GF 的 Fab 1。他的工作重点是高效模拟和混合信号电路的设计和建模。他是德国政府名为 "zwanzig20 集群 FAST"(快速执行器、传感器和收发器)研究计划的协调人,该计划有 90 个合作伙伴,其中大部分来自工业界。他还协调了多个欧盟资助的研究项目,撰写了一本关于射频集成电路和技术的书籍,发表了 500 多篇科学论文,并获得了许多奖项。他的学生也获得了 40 多个科学奖项。 瓦迪姆-伊萨科夫教授,博士 瓦迪姆-伊萨科夫教授Vadim Issakov 教授是不伦瑞克技术大学CMOS 设计研究所的负责人,该研究所也是德国一流的技术大学之一。他主要研究雷达和通信应用中的模拟射频和毫米波(mmWave)电路,以及量子计算机和生物医学应用中的电路。他拥有 11 项专利,撰写/合作撰写了 120 多篇经同行评审的文章,获得过许多奖项(包括 IEEE MTT-S 杰出青年工程师奖),并撰写了一本关于雷达应用毫米波电路的书籍。他曾就职于欧洲领先的研究机构之一 Imec,以及英特尔公司和英飞凌科技公司。在英飞凌工作期间,他曾担任毫米波设计负责人/首席工程师,负责开发用于变道辅助的 24 GHz 雷达技术(现已广泛应用于 ADAS 系统)、用于手势感应的 60 GHz 雷达以及其他几个高于 100 GHz 的雷达预开发课题。 博格丹-斯塔谢夫斯基教授,博士 博格丹-斯塔谢夫斯基教授(Bogdan Staszewski, Ph.D.Bogdan Staszewski 教授是爱尔兰最大、最负盛名的两所大学之一都柏林大学学院(UCD)的全职教授,同时也是荷兰代尔夫特理工大学(TUDelft)的客座教授。他于 2014 年加入都柏林大学,建立了一个价值 630 万欧元的物联网(IoT)应用电路设计中心。他的研究涵盖纳米级 CMOS 架构和频率合成器电路、发射器和接收器以及量子计算机。在量子计算机方面,他和他的学生们利用量子阱结构,采用 22FDX 商业工艺技术制造量子比特,并将其与控制电子器件紧密集成到芯片上。他是 Equal1 公司的联合创始人/首席科学官,该公司是一家初创企业,旨在制造世界上第一台实用的单芯片 CMOS 量子计算机。他与他人合著了六本书,发表了 150 多篇期刊论文和 210 多篇会议文章,拥有 210 项美国专利,是电气和电子工程师协会会员。 寻找最佳解决方案 "德累斯顿工业大学的 Ellinger 说:"理想的汽车雷达现在不存在,将来也不会存在,因为必须在许多不同的参数(如探测分辨率和精度、效率、功耗和小型化)之间做出权衡。"然而,22FDX 等尖端半导体技术将使我们更接近最佳解决方案。这些技术对于应对我所说的世纪挑战也是至关重要的,在世纪挑战中,我们不仅要提高系统的性能,还必须在能耗等方面提高系统的环保性。 Ellinger说,22FDX技术的自适应体偏压(ABB)功能为调整晶体管工作提供了极大的灵活性,可实现更高的效率、更低的能耗和更小的信号失真。他说,GF 的 22FDX 平台为研究新型电路概念提供了独特的可能性,他的研究小组目前有三名博士生在研究基于 22FDX 的 77 GHz 汽车雷达电路。 "22FDX的另一个优势是其n沟道和p沟道晶体管的高速度,这使得即使在CMOS中也能在77 GHz频率下实现足够的信号电平,"Ellinger说。"这一点非常重要,因为 CMOS 能带来其他技术所不具备的优势,例如成本更低,在紧凑型片上系统中更好地集成高频电路和低功耗数字电路。 展望未来,Ellinger 说,一个有趣的研究课题是高频电路与封装的协同设计,以减少能量损耗。它还能减少热效应,从而提高可靠性,延长芯片(以及汽车)的使用寿命。 艾林格的地理位置也让 GlobalFoundries 受益匪浅。"他说:"我们在德累斯顿工业大学培养文凭生、硕士生和博士生,他们是 GlobalFoundries 重要的技术人才库,也是作为 GF 客户的硅萨克森州其他公司的重要人才库。然而,与世界其他地方一样,激励年轻人学习电气工程在德国也是一个关键问题。为此,Ellinger 与他的两名博士生共同发起了一项获奖的营销活动,利用歌曲、视频和漫画来展示电气工程很酷并能提供有吸引力的工作机会。 "凡是能在 CMOS 中完成的,都将在 CMOS 中完成" 瓦迪姆-伊萨科夫在布伦瑞克工业大学的研究小组发展迅速。"他说:"我于 2021 年 4 月开始工作,目前已经有几个获得批准的项目和 14 名研究助理,还有四名即将开始工作,以及一名经验丰富的博士后,他是毫米波雷达电路设计方面的专家。"我们做模拟/射频/CMOS电路设计,工作主要集中在三大支柱领域--毫米波雷达、低功耗生物医学电路和量子技术的低温电路。 在汽车雷达方面,他的团队目前正在开发基于 22FDX 平台的车辆传感器,以及基于 45RFSOI 的 140 GHz 相位调制连续波 (PMCW) 雷达片上系统 (SoC),以实现大型可扩展多输入多输出阵列。同样的电路只需稍加改动即可用于通信。因此,雷达通信芯片也是一种趋势,即能够同时支持雷达和通信功能的芯片。 Issakov 说,他认为对于他的雷达项目来说,SOI 技术是市场上最有前途的 CMOS 技术。"他说:"一般来说,采用 CMOS FinFET 技术,当节点变小时,本征增益会迅速降低,FMAX(衡量晶体管速度的指标)也会受到影响,但 SOI 技术具有很高的本征增益,可以将毫米波性能与数字逻辑和低漏电性能结合起来。 这种集成潜力非常重要,因为在未来几年里,正如伊萨科夫所说,"凡是能在 CMOS 中完成的,都将在 CMOS 中完成"。例如,他提到了结合各种调制技术的机会。例如,脉冲雷达和连续波雷达是有区别的:脉冲雷达在近距离具有高分辨率,而连续波雷达则能探测到更远的物体。"我们的目标之一是利用 CMOS 设计将不同类型的雷达调制技术整合到一个芯片上。然后,单个芯片就可以根据雷达场景在不同调制之间来回切换,"他说。 他说,汽车雷达近期面临的主要技术挑战包括:需要实现更高的分辨率和更快的成像时间;找到更好的方法来同步构成大型多输入多输出阵列的元件,以实现最佳的角度分辨率。 从长远来看,"智能 "汽车雷达系统将需要更多的数字功能,这些系统使用神经形态计算技术来检测物体并实时处理数据。"他说:"这只能在 CMOS 中实现。 Issakov 说,他非常感谢 GF 的 UPP 提供的支持。"他说:"我总是能得到所需的帮助和信息,在 GF 的多项目晶圆 (MPW) 上制造我们的电路非常简单,使我们能够有效地推进我们的工作。 "22FDX 是理所当然的选择" Bogdan Staszewski 教授对高频电子技术和汽车安全的兴趣可追溯到很久以前。在职业生涯早期,这位都柏林大学学院的教授在德州仪器公司工作了 14 年,开发了数字射频处理器技术,该技术后来被广泛应用于德州仪器公司的许多产品中。2009 年加入代尔夫特理工大学后,他让自己的博士生参与了一个 60 GHz 雷达项目、一个 6 GHz 无线局域网芯片项目,以及其他推动当时技术发展的项目。 一路走来,他与一位瑞士同事共同创办了一家公司,开发并提供激光雷达系统,以创建汽车环境的三维图像。(激光雷达类似于雷达,但使用的是激光而不是无线电波)。他认为,要制造出更好的汽车雷达,最好的方法就是融合各种技术,包括毫米波雷达和激光雷达。 "他说:"我认为,我们需要使用数字技术来补充模拟、混合信号和微波元件,以便将这些模拟功能与数字功能集成在一起。"雷达需要大量的高速数据处理来解释它们所看到的东西,过多的模拟互连可能会扼杀它"。 他说,这使得 SOI 技术对他的项目很有吸引力。其中一个例子是用于 150 GHz 汽车雷达的基于 PLL 的全数字发射机,该发射机将于不久后录制完成。早先的一个项目侧重于 77 GHz 汽车雷达,但 Staszewski 的团队认为 22FDX 平台可以实现 150 GHz 工作频率,因此扩大了项目范围。该项目是与一家主要汽车行业供应商合作成功完成的。 Staszewski 还在探索将 FD-SOI 技术用于量子计算,这在未来可能会应用于汽车领域。他现在使用的是 22FDX 技术,他的公司已经制造出了台式电脑大小的小型低温冷却器,这种冷却器有可能被安装到汽车或卡车上,在 "边缘 "进行神经网络计算。他的团队正在研发第三代量子处理器,已经制造出了拥有 1000 万门的工作设备。 Staszewski 非常重视与 GF 的合作关系:"他们有很好的技术,让我们有机会频繁地进行录音,这与我们过去在代尔夫特理工大学合作过的其他公司不同,这是个问题,因为学生需要推进他们的项目才能毕业,"他说。"此外,GF 的技术人员给我们提供的信息也很有帮助,他们会向我们解释技术的来龙去脉,这样我们就能对正在构建的功能进行微调;身体偏差就是一个例子。 他还高度评价了 22FDX 技术:"我喜欢 22FDX,因为它结合了低功耗数字功能和射频/毫米波功能集成选项。事实上,我为许多公司提供咨询服务,对他们来说,GF就是22FDX,"他说。"这是自然的选择。
在 GF 庆祝发明家和创新 2022 年 5 月 20 日 作者:Olivia Pozder企业传播实习生 GlobalFoundries (GF) 以支持员工创新和专利为荣,深知强大的创新和包容文化能够创造更好的业务成果。通过支持员工的专利和发明,GF 在促进创新和员工职业发展的同时,也支持并推动了半导体行业向更多功能和更高能效的方向发展。通过发明家培训计划、专利倡导者、经验丰富的发明家指导以及经济激励措施,GF 支持员工完成研究、发现、发明开发和申请专利的过程。 2021 年,560 多名全球基金团队成员共提交了 465 项发明披露供审查。重要的是,在 2021 年的发明人中,近 15% 是女性,所占比例超过以往任何时候。 5 月 16 日至 20 日是 GF 的专利周,这是一年一度的庆祝活动,旨在表彰和认可 GF 员工的创造力以及他们对公司和行业做出的重大贡献。在专利周期间,公司将举办一系列教育和培训活动以鼓励员工发明创造,同时还将宣布哪些团队成员将被评为GF发明大师,以及GF多元化发明冠军。 表彰发明大师 对于位于纽约马耳他的 Fab 8 公司集成团队的技术人员曼迪-顾(Mandy Gu)来说,发明是一种不断学习和挑战自我的方式。"发明极大地帮助我提高了技术技能,推动了我的职业发展,"Gu 说。"在技术开发方面,我们有很多具有挑战性的问题需要解决,不断学习新领域、提出新创意对我来说非常重要。将这些想法纳入我们的专利组合是一个挑战自我的绝佳机会,也是对我的解决方案的新颖性和可行性进行审查的绝佳机会。 Gu 是 GF 今年新评出的 10 位发明大师之一。发明大师 "称号专为拥有至少 20 项美国专利,并在技术成就和知识产权 (IP) 资产创造方面拥有良好记录的员工设立。该计划今年已进入第五个年头,是表彰多产员工的有力平台,同时也激励了其他正在考虑提交发明专利的员工。 除了激励和指导同事,发明大师还是 GF 技术领导者和法律团队在一系列技术、战略和知识产权主题方面的顾问和资源。 "发明家能听到的最好的建议就是'不要害怕问题,把它们当作创新的机会',"Gu 说。 "接近问题是提出创意的第一步,而这些创意可能会带来伟大的专利解决方案。下一步是花时间和精力去了解问题,研究新领域,积累足够的创新所需的技术技能。 Gu 说,GF 的创新文化是所有员工作为一个团队一起工作并解决具有挑战性问题的宝贵财富。"她说:"由于在不同领域拥有专业知识和经验的人可以从不同的角度看待问题,因此我在成为发明大师的过程中得到了来自广发同事的大力支持和鼓励。 Mandy Gu 据位于佛蒙特州伯灵顿附近的 GF 工厂 9 号的 GF 知识产权法律总监大卫-凯恩(David Cain)介绍,迄今为止,GF 已表彰了近 80 位发明大师,他们是 "公司在创新方面最闪亮的明星......在发明和专利方面有着令人惊叹的职业生涯"。 表彰年度 "发明大师 "是专利周众多鼓励和强调员工发明创造的活动之一。通过地区小组访谈以及专利培训和研讨会,员工可以了解专利申请流程以及在申请过程中可以获得的帮助资源。 创新文化带来差异化 除了表彰和庆祝 GF 发明家的成功之外,Cain 还表示,GF 的发明大师计划和创新文化还能带来外部效益。他说,专利和知识产权可以作为收入、设计成功和新客户之外的衡量标准,进一步展示 GF 在半导体行业和全球供应链中的重要作用。 "新专利和知识产权对于保护、维护和发展我们广泛的差异化平台、功能和专业应用解决方案至关重要,"Cain 说。"差异化是 GF 的一大重点,而我们的技术专家和发明家在这种差异化中发挥了巨大作用,他们提出了伟大的创新,并将其纳入我们的知识产权管道,以便我们对其进行保护。 通过导师制实现包容性和多样性 指导和教学是 GF 支持包容性发明文化的重要使命。GF 的发明家们致力于成为同行和其他团队成员的资源,从而使这种支持成为可能。 今年,GF很荣幸地颁发了2022年度GF多元化发明冠军奖。该奖项由我们的几个员工资源小组和公司团队发起,旨在表彰 GlobalFoundries 的员工,他们是多产的发明家和创新者,致力于教授、指导、鼓励和支持早期职业工程师成为发明家,特别是女性或其他历史上代表性不足群体的早期职业工程师。 该奖项的获得者是众多获得提名的冠军之一,他们为培养新一代、更加多元化的发明家付出了艰辛的努力。所有被提名者都是 GF 致力于建立多元化、包容性文化和社区的杰出典范。 请关注 GF 即将公布的 2022 年 "GF 多元化发明冠军 "获得者名单! 此外,请查看与其他 GF 发明大师的问答: 与谢什-马尼-潘迪的问答沈燕萍问答
通用基金超额完成温室气体减排和节水的主要目标 2022 年 4 月 22 日 作者:Candice Callahan GlobalFoundries 负责 EHS 和 CSR 的首席技术人员 从我们的高能效晶圆厂到严格的排放控制,GlobalFoundries (GF) 在对环境负责的制造和运营方面有着悠久的历史。我们认识到气候变化是前所未有的全球性挑战,因此我们致力于可持续发展,最大限度地减少对环境的影响。 2022 年地球日的主题是 "投资我们的地球"。本着这一精神,我们想与大家分享一些非常积极的最新信息,这些信息围绕着 GF 的两个关键环境主题:减少温室气体排放和节约用水。以下的成功案例清楚地表明,GF 的可持续发展努力和投资正在产生积极的影响。 感谢并祝贺使这些成功成为可能的全球绿色基金会全球团队的众多成员! 减少温室气体排放 2021 年底,GF 完成了为期三年的资源节约目标,即每年减少 11,900 公吨碳当量 (MTCE) 的温室气体排放。从这个角度来看,11,900 公吨碳当量大致相当于 5,000 个美国家庭每年的温室气体排放量,或一架大型喷气式客机绕地球飞行约 4,000 圈的温室气体排放量。 由于我们的全球团队成功实施了多个减少和避免温室气体排放的项目,GF 得以远远超出原定目标,实现了目标的 4 倍多,并将我们的正常化温室气体排放量减少了 19%。 以下是 2021 年完成的几个温室气体减排项目,它们为全球基金会的成功做出了贡献: 位于佛蒙特州埃塞克斯交界处的9 号工厂完成了优化多种制造工具中特定气体使用的项目,并安装了几个新的使用点 (POU) 减排装置。这些 POU 装置是工厂 9 减少温室气体排放的多年期项目的一部分。 位于 纽约东菲什基尔的 Fab 10 完成了多个节电项目,并通过积极主动的使用点冷风机泄漏检测和维修计划避免了温室气体排放。 新加坡的Fab 7和GIGA Fab在 2021 年完成了几个减少温室气体排放的项目,包括新的炉室清洁流程和优化特定工具的气体流量。 2022 年,我们正在寻找许多新的方法来巩固这一势头,并继续沿着 GF 的 "零碳之旅"目标前进,即从 2020 年到 2030 年将温室气体排放总量减少 25%。 节约用水 2021 年底,GF 完成了为期三年的资源节约目标,即每年节约 340000 立方米(9000 万加仑)的水。从另一个角度来看,这相当于 136 个奥林匹克游泳池的水量。 GF 远远超出了原定目标,实现了目标的 4 倍多,正常用水量减少了近 23%。此外,与 2020 年相比,2021 年的绝对取水量略有下降,尽管 GF 作为一家公司在同一时期大幅提高了产量。 以下是 2021 年完成的几个节水项目,它们为 GF 超额完成目标做出了贡献: 位于新加坡的7 号厂和GIGA 厂完成了一个大型水回收项目,不仅节约了大量用水,还证明了为其他工厂进一步回收用水的可行性。 该项目通过回收、处理和再利用来自多个不同工厂流程的废水来节约用水。 位于德国德累斯顿的1 号工厂将超纯水循环利用装置的循环利用率提高了 25%,从而每年大大节省了取水量,减少了废水产生量。 位于纽约马耳他的Fab 8 公司安装并优化了反渗透(RO)处理系统, 该系统不仅能更有效地处理现场废水,还能将净化后的水重新用于设施系统。 我们将在 6 月份发布的 GF 2022 年企业社会责任报告中进一步详细介绍这些项目以及许多其他可持续发展和保护项目。 同时,请点击此处了解有关 GF 企业责任和 ESG 的更多信息。
在 GF 庆祝捐赠的力量 2022 年 4 月 19 日 作者:奥利维亚-波兹德 GlobalFoundries (GF) 坚信慈善事业的力量,并为自己在全球和当地参与社区活动的历史感到自豪。GF 的捐赠计划 GlobalGives 是一项真正的全球性计划,为公司和员工提供了从事慈善事业的机会。GlobalGives体现了GF慈善承诺的核心--我们的员工以及他们希望产生积极社会影响的愿望。对员工热情的支持是 GF 慈善项目和努力的主要特点。 "GF 客户设计启用高级副总裁、GlobalGives 执行发起人 Mike Cadigan 说:"我最自豪的是 GlobalGives 得到了我们员工的响应。"看到员工积极参与支持这些活动以及公司整体的爱心水平,我感到非常有成就感。 什么是 GlobalGives? 全公司努力回馈的动力来自于员工为GF运营所在的当地社区做出贡献的愿望。这种浓厚的慈善捐赠文化为2016年10月GlobalGives计划的创立铺平了道路。GlobalGives计划启动之初,是GF快速应对全球灾难的一种方式,并使员工能够向他们热衷的事业捐款。 没过多久,我们就看到了这项新计划如何成为公司捐赠的资产。启动一周后,GF 利用新设立的计划迅速应对飓风马修,为需要帮助的人提供救济。除了 5,000 美元的企业种子捐款外,GF 员工还筹集了 21,513 美元,用于帮助遭受破坏的灾民。最初活动的成功表明,我们员工的奉献精神和热情将引导我们走向今天的 GlobalGives 计划! Kim Shinmoto GF 员工沟通总监 Kim Shinmoto 是 GlobalGives 团队的负责人,她见证了六年前员工的热情如何推动了该计划的启动,并在今天继续蓬勃发展。"从几个员工的草根计划开始,该计划的功能和员工参与度逐年增长。她说:"能够推动一项如此深入 GF 社区人心的计划,我深感荣幸。 GlobalGives 和 GF 在社区中的作用 迈克-卡迪根 Cadigan 和 Shinmoto 一致认为,GF 有责任成为一个好邻居和优秀的企业公民,包括以身作则和促进捐赠文化。"Shinmoto 说:"我们非常认真地对待我们在社区中扮演的角色,尽我们所能满足员工、他们的家人和邻居的需求。"这是我们向 GF 所在社区表示感谢和尊重的一种重要方式。 Mike Cadigan 也有同感,他补充说,参与社区活动的必要性源于 GF 作为这些地区的主要雇主所发挥的作用。"这对我们的员工很重要,因此对公司也很重要,"他说。"GF 以其员工和周边社区为荣,并努力通过支持我们的邻居来表达感激之情。 通过营造捐赠文化,GF 鼓励员工积极参与社区活动,并不断寻找机会进一步支持员工的捐赠热情。Cadigan 说,他认为创建捐赠文化包括寻求新的方法来鼓励员工参与,并使该计划更具包容性。他认为这是 GF 对员工负责的一个方面。"他说:"我们有责任为员工提供他们在工作中取得成功所需的东西,并支持他们所希望的捐赠文化。 COVID-19 救济 2020 年 1 月,GF 扩展了其 GlobalGives 计划,投资于员工配对计划,以进一步支持全球员工的社区工作。GF 几乎没有意识到,这项新的计划功能将在帮助全球社区应对即将到来的 COVID-19 大流行病方面发挥至关重要的作用。GF 对 COVID-19 的响应表明,GlobalGives 计划有能力在地方一级实施协调一致的全球响应。由于各社区对 COVID-19 的感受不同,全球基金会的本地化救援战略确保了公司的努力能够根据地区需求产生尽可能大的影响。 在全球基金会的财政支持和一项特殊的 200% 等额捐款活动的帮助下,全球基金会的每个全球分支机构都确定了在这一令人难以置信的不确定时期支持其社区的最佳方式,并特别关注粮食不安全、人道主义需求、健康、教育和社区发展。截至 2020 年底,GF 及其员工通过 GlobalGives 计划总共捐赠了 220 万美元用于救灾。全球基金会还将其储备的个人防护设备(PPE)(包括口罩)分配给员工自主捐赠计划,以满足该地区医护人员和急救人员的需求。GF 共向员工所在社区的高危人群捐赠了 80,000 多个口罩。 通过包容性和员工联系实现更多包容 GlobalGives 的发展源于员工的需求,重点关注对 GF 团队成员而言非常重要的事业,该计划不断发展,以继续推动这种包容性。为了进一步体现 "奉献 "的意义,GF 今年推出了志愿者配对计划,为那些希望为自己热衷的事业奉献时间的人提供帮助。正如预期的那样,员工的反响非常强烈。 "Shinmoto 说:"志愿者配对是我们使 GlobalGives 更具包容性的一种方式,我们创造机会表彰员工的奉献精神,无论个人选择捐钱还是捐时间。对员工反馈的重视支持了联系和包容性。"Cadigan 说:"员工将 GlobalGives 视为他们的计划,而这确实是他们的计划。"员工乐于分享他们所关心的事情,并就 GlobalGives 应帮助支持的事业和捐赠活动提出建议。他们还就'全球捐赠'作为一项计划如何继续改进交流想法。我们鼓励这些建议,对其做出回应,围绕这些建议展开对话,并迅速付诸实施。通过这种方法,GlobalGives 能够以本地为中心,从地区角度来看待全球事业和问题,从而实现其灵活性。 Shinmoto 也认为,与员工的联系和对包容性的关注是该计划成功的关键。"她说:"GlobalGives 的许多活动都源于员工的要求,或由员工的意见和反馈形成。"他们的观点为我们发起的活动、我们支持的地区、我们选择的事业以及我们提供的计划功能提供了参考。 不断发展的计划 GF 的包容性文化帮助塑造了 GlobalGives 所追求的事业。作为一家半导体公司,GlobalGives 早期关注的领域之一包括支持科学、技术、工程和数学 (STEM) 计划。如今,STEM 仍是 GF 的重点项目,STEM@GF 教育推广计划的范围和规模都在不断扩大,但是,GlobalGives 越来越关注更广泛、更具包容性的事业,包括与 GF 的多样性、公平性和包容性(DE&I)工作更加一致。2021 年,GlobalGives 开始与 GF 员工领导的员工资源小组(ERGs)密切合作,支持 ERGs 选择的事业和倡议。通过这种合作关系,ERGs 能够利用 GlobalGives 平台来支持对每个团体都很重要的事业,而 GlobalGives 也能够进一步实现其目标,即为 GF 和员工提供一个通过慈善事业产生影响的结构。 ONEGF GlobalGives 的定义和发展源于它的草根起源、不断增长的参与度、员工的热情以及在全球和地方层面的交付能力。Shinmoto 说,这一切的基础是使该计划独一无二的另一个特点。"她说:"GlobalGives 具有真正的全球性,它将世界各地的员工与更大的事物和彼此联系在一起。"她说:"我们作为 ONEGF 一起工作所能取得的成就令人难以置信。 GF 为 GlobalGives 计划的发展以及员工的承诺和热情感到自豪,正是他们的承诺和热情成就了 GlobalGives 计划的今天。GF 很高兴看到 GlobalGives 平台将继续发展壮大,为员工提供更多回馈社会的机会。单击此处了解有关 GlobalGives 及其支持事业的更多信息。
激励下一代制造业女性:2022 年 STEP Ahead 奖得主 Sylvia Chan 问答 2022 年 3 月 15 日 在加入 GlobalFoundries(GF)的第一天,Sylvia Chan 是一个人的团队,面临着带领 5000 多名员工学习精益六西格玛(LSS)的挑战。她不仅应对了挑战,还重新定义了新加坡 GF 的培训和发展。如今,她已成为一名精益六西格玛黑带大师,在多个制造行业拥有 25 年的工作经验。她建立了 LSS 团队和文化,亲自培训和指导了数以千计的 LSS 人员,并增强了企业中个人和团队的能力。 作为新加坡 GF 运营培训与发展部的负责人,她对人才发展的热情大大加强了公司的人才储备。Chan 还是广发全球女性员工资源小组新加坡分部以及导师和发展计划的负责人。她拥有新加坡国立大学统计学硕士学位和英国纽卡斯尔大学机械工程学士学位。Chan 因其鼓舞人心的领导力而获选获得制造学会颁发的 "2022 STEP Ahead Award"。 STEP Ahead 奖旨在表彰在其职业生涯中表现出卓越领导力的女性,她们代表了制造业的各个层面,从工厂车间到首席执行官。STEP Ahead 的目标是通过表彰、研究和领导力来增强和激励制造业女性的能力,并激励校友通过指导下一代来实现这一目标,从而培养一支 21 世纪的制造业人才队伍。该计划的目标是为女性建立网络,使她们在行业中获得支持,并提升能够激励下一代的榜样。 "2022 STEP Ahead 主席丹尼斯-卢瑟福(Denise Rutherford)说:"2022 STEP Ahead 荣誉获得者和新兴领袖获奖者是制造业令人兴奋的机遇的杰出代表。"这些杰出女性以及她们所展现出的领导力有助于激励下一代女性领导者考虑从事制造业。 陈的成就得到了 GF 领导层的赞赏。 "祝贺 Sylvia 荣获 STEP Ahead 奖!我非常感谢她在培训和指导 GF 其他员工方面所付出的辛勤努力,"GF 高级副总裁兼工厂管理总经理 KC Ang 说。 GF 副总裁兼工厂管理总经理 Joseph Chia 说:"这是对 Sylvia 为 GF 所做巨大贡献的明确认可,我们与她一起为获得这一殊荣而感到无比欣喜。 我们与 Chan 就她的职业生涯、她对工程学的热爱、STEP Ahead 奖等话题进行了讨论: 能谈谈你的 GF 之路吗? 2015年,我偶然获得了加入新加坡广发银行的绝佳机会。我一手领导、成功部署并实施了精益六西格玛。如今,我们已经建立了持续改进的文化,拥有一支由100多名精益六西格玛实践者组成的精干团队,他们积极参与推动持续的业务改进,为GF的客户带来价值。 我在 GF 的旅程充满激情,每天都是一次新的冒险! 您在 GF 的职业生涯非常成功。能谈谈您目前的角色和职责吗? 我目前负责新加坡业务的培训与发展。我很高兴能有这个机会来加强公司的人才梯队建设,重点是吸引、培养和留住我们的人才库。 我们对技术上岗培训计划进行了改革--从改进内容和授课方式(包括虚拟和在线学习选项)到提高培训师的技能。这使得培训更具互动性、参与性和有效性。 我的另一个主要职责是改进我们的员工技能框架。我们坚信,强有力的基础培训加上清晰明确的技能图谱,是促进每位员工无缝融合的基础。反过来,这也能让个人了解工作角色、核心技能、能力和职业发展途径,以及如何更有效地为组织做出贡献,从而直接影响员工的留任。 我们最近开始加强实习计划,旨在帮助培养学生的专业能力,强化他们的个人品格,并为他们提供更多的机会。我们遵循三个原则来加强该计划:亲身体验、教育机会以及定期与管理层和高层领导接触。我们仍在制定员工技能框架,重点是帮助员工规划职业发展。 是什么吸引您加入半导体制造行业? 让我感到欣慰和满足的是,我知道我们生产的产品能够改善和提高许多人的生活。令人兴奋的是,制造业在不断发展、适应和推动创新。有了 STEM,这一切才成为可能,我为自己能成为其中的一员而感到自豪。 请谈谈获得 STEP Ahead 奖的情况。为什么您认为女性在这一领域获得认可很重要? 特别是我的整个职业生涯都是在制造业中度过的,因此能够获得认可,我深感谦卑和荣幸。我非常感谢我的导师和我周围的团队,他们构成了我的支持系统。 女性在这一领域获得认可非常重要,因为这是对我们所发展的技能的认可,也是对我们在这个主要由男性主导的行业中具有同等能力和胜任能力的认可。它肯定了我们在公司、行业和社区中创造的积极影响。此外,它还有助于提升榜样的地位,激励后代加入他们的行列。 我认为能够亲自领奖也是一种荣幸。 作为行业中的女性,您遇到过什么误解或偏见吗? 我听过很多次这样的话:"哦,女性黑带大师是非常罕见的,因为这个角色要求很高,需要与高层领导有很高的互动和参与度"。 我只是礼貌地微笑着说:"今天是你的幸运日,因为你正在看一个!" 我很高兴今天的情况有了明显改善。在 GF,我们拥有非常强大的多元化和包容性文化,促进并努力在整个工作场所建立平等。我很幸运能在工作中拥有平等的席位和发言权。15 到 20 年前,女性要想获得与男性同行一样的成功,必须付出更多的努力。 导师对您的职业生涯有何影响(拥有导师、成为导师)? 我很幸运,在我的职业生涯中遇到了很多良师益友。他们引导、激励和塑造了今天的我。我感谢他们一直在我身边,愿意传授我宝贵的智慧和建议,帮助我穿越 "迷宫"。他们给我信心,告诉我 "我能行"。他们一直为我加油,看着我成长。 现在,我是几个人的导师,这对我来说也很有价值,因为我可以听到其他人的观点。 您参与 GlobalWomen 的活动对您的职业生涯有何影响? 首先,我试图了解 GF 的女性想要什么。大多数时候,答案是学习和成长。我还努力激发其他女性的自信。有勇气举手提问或发表意见非常重要。 对于我们的导师计划,我们尝试通过小组指导的方式让它变得更容易。这样,那些比较安静的人就可以慢慢建立自信,提出问题。这一切都是为了帮助其他女性成长,不让任何人掉队。 根据美国制造业研究所(Manufacturing Institute)的数据,女性占劳动力总数的近一半,但她们在制造业劳动力中所占的比例却不到 30%。在您看来,该行业需要采取哪些措施来吸引和留住更多女性? 就我个人而言,我认为这是接触的问题,需要从教育和大众传媒入手。我认为,即使在家长和教育工作者中间,也存在着对在制造业工作的女性的强烈偏见,认为这种工作费力、没有吸引力、主要是在肮脏和不舒适的环境中与男性一起工作。我们需要消除这种观念偏见,因为事实并非如此,尤其是在 GF。 制造业机会众多,种类繁多,许多女性在制造业取得了成功。从长远来看,通过宣传机会和从小激励女孩,我们将大大增加人才储备。 另一个重要步骤是确保每个级别都有女性席位,包括管理层和执行层。这就清楚地表明,每个人都有机会与组织一起进步和成长。
更强的计算能力,更好的连接性:将成熟的 CMOS 芯片制造与硅光子技术相结合,以光速传输数据 2022 年 3 月 7 日在上一篇博客中,我们探讨了快速变化的半导体领域。需要创建、共享和连接的数据量激增,这就需要更高效、耗电更少的芯片。 为了满足数据中心以及包括人工智能(AI)、元宇宙、流媒体、游戏和社交媒体在内的新兴传感和计算应用的这些需求,硬件设计人员和客户正在寻找一份近乎天方夜谭的需求清单:在各种芯片尺寸和封装中灵活地混合和匹配芯片功能、以更低的功耗获得更强的计算能力、经济实惠以及更快的数据传输。 作为 2015 年收购 IBM Microlectronics 的一部分,GF 从 IBM 研究院获得了光子技术诀窍和知识产权,此后,随着市场对更强功能、更高能效和更高带宽的需求不断增长,GF 不断改进和开发将其投入批量生产的方法。 现在,GF 又在其产品组合中增加了两个新的高性能解决方案:GF FotonixTM 光子平台和我们已经推出的硅锗(SiGe)9HP 平台的新改进功能。 GF Fotonix 由位于纽约州马耳他的 GF Fab 8 提供,在同一芯片上单片集成了射频、数字和硅光子电路,同时利用 300 毫米硅制造的规模、效率和优化。GF 的大批量硅制造技术与创新的 2.5D 和 3D 堆叠技术相结合,实现了电气、光学和通信功能在单一单片设计中的超高集成。该解决方案可让客户在芯片上集成更多产品功能,并简化物料清单。 主要功能包括 低损耗无源元件(如 SiN 和 Si WG、锥形器、MMI) 高性能有源光子元件(如 MZM、MRM 和 GePD) 高性能有源和无源 RFCMOS 元件 数字标准电池库 支持无源光纤连接的 V 形槽 对于需要光收发器分立高性能元件解决方案的客户,GF 还宣布推出 GF SiGe (9HP) 产品组合的新功能。GF 的高性能硅锗(SiGe)解决方案旨在提供通过光纤高速网络传输信息所需的速度和带宽。 这一新功能集使客户能够集成更高性能的数字和射频功能,并利用硅规模经济。该选件可实现 800Gbps 的数据传输速率,从而降低数据中心光连接的功耗。这一新功能集也是 5G 和未来 6G 以及类似电信和蜂窝应用的理想选择。 GF 的 SiGe 平台可提供最大带宽和功能,同时最大限度地降低功耗和成本。 GF 提供的电子光学工艺设计套件 (PDK) 包括光子和电子元件的 p 单元,可帮助客户开始进行光速设计。此外,还将提供参考设计、设计服务和后期制作服务,以及数字标准单元库。 GF 正与包括 Broadcom、Cisco Systems、Marvell 和 NVIDIA 在内的行业领导者,以及包括 Ayar Labs、Lightmatter、PsiQuantum、Ranovus 和 Xanadu 在内的突破性光子计算领导者合作,提供创新、独特、功能丰富的解决方案,以解决当今数据中心面临的一些最大挑战。点击此处了解更多信息。 为了帮助客户更高效地将其设计推向市场,EDA 领导厂商 Ansys、Cadence Design Systems, Inc.更多信息,请点击此处。
完美风暴:大数据、功耗和带宽驱动传统 CMOS 芯片制造工艺的替代方案 2022 年 3 月 3 日 近50 亿互联网用户正在使用、创建和共享海量数据。 随着数据量和数据类型的增加,从家庭安全系统、电器、游戏系统、电脑和手机到处理社交媒体、流媒体内容、游戏和企业应用的大型数据中心,各种设备创建和共享数据的机会也呈爆炸式增长。Ericcson 的一项研究指出,到 2026 年,将有超过 420 亿台联网的物联网设备产生约 177 ZB 的数据。 一份报告指出,每天产生 2.5 万亿字节的数据,而全球 90% 的数据是在过去两年中产生的。其中大部分数据是由全球近 40 亿社交媒体网站用户的增加所驱动的。 鉴于远程学习和在家办公,这种持续的流行病只会进一步加剧世界对更多数据和更多带宽共享数据的渴求,这并不奇怪。根据一份行业报告,从 2019 年 3 月到 2020 年 3 月,家庭数据使用量增加了 38%。同一份报告还发现,在大流行病期间,在家工作的员工从平均 17% 增加到 44%,从而增加了网络压力,提高了数据使用率。 Covid-19 还使每季度互联网数据消耗量超过 1 TB 的高级用户群增长了 138%。仅谷歌的搜索次数每秒就超过 63,000 次,即每天 56 亿次。 抱歉,此视频需要 Cookie 同意。 请接受营销 Cookies以观看本视频。 GF 计算与有线基础设施部门高级副总裁兼总经理 Amir Faintuch 解释了为什么硅光子技术是数据革命的重要技术平台。 这些因素还不足以理解新兴的元宇宙的潜在影响,元宇宙将要求创建、存储和连接更多的数据,这些数据需要以极低的延迟高速传输。元宇宙与人工智能、机器学习和虚拟现实以及联网设备的不断扩展共同推动着数据的创建和传输。 在数据中心,功耗和带宽已成为一个重要的考虑因素。 一直以来,芯片行业都依赖金属(铜)连接的电气连接来实现系统间的互连。电气 SerDes(串行解串器)是最常见的电气 I/O,目前已达到极限,没有超过 112 Gb/秒的路线图,因为在板级基于铜的互连中信号损耗很大,很难以如此高的数据传输速率将数据传输到几厘米以外的地方。 下一波高性能计算架构需要一种新的 I/O 形式,以避免电气 I/O 造成的瓶颈。到 2028 年,大多数数据中心的短距离物理互连都将采用光学技术,而不是电气技术。 可插拔模块是将电信号转换为光信号(反之亦然)的关键部件,即光电接口。 可插拔模块有两大优势: 标准化和互操作性--数据中心运营商可以从多个供应商处采购模块,通过创新和竞争降低了 "每 Gbps "成本。 模块化--数据中心运营商可以使用短距离光学器件到达数据中心一排机架的末端,也可以使用长距离光学器件到达不同的数据中心。 这种模块化也推动了交换机箱和插入这些可插拔模块的箱体面板的外形尺寸和标准化。在数据中心机架顶部的典型交换机箱中,多个可插拔模块被插入面板。光信号到电信号的转换发生在面板上,高速电信号必须穿过电路板上的铜线才能到达交换机 ASIC。 光通信解决方案有望将超大规模数据中心、云计算和 5G 驱动的网络转型的性能提升到新的水平。用于光通信的硅光子技术也将成为快速新兴的计算和传感应用的基础。 敬请期待本系列的下一篇文章,了解将 CMOS 技术的成熟优势与基于硅光子学的更强大芯片的新功能相结合的新选择所发挥的作用。
格芯®(GF®)瞄准高能效人工智能 March 1, 2022近年来,人工智能(AI)技术取得了长足的进步,从少数应用中的有限使用发展为各种系统的重要驱动技术,现已渗透到我们生活的方方面面。 “智能”恒温器、门铃和语音助手;半自动驾驶汽车;具有预测能力的医疗监测设备;以及许多领域的众多其他应用现在都依赖于AI技术。 然而,AI及其专用子集(机器学习、深度学习和神经形态计算)存在一个致命弱点,那就是电能需求巨大且不断增长,这阻碍了其进一步发展。随着AI的计算要求越来越高及其整体使用的日益普及,AI计算和数据传输所需的电能迅速增加,进而导致了电能资源的过度使用和全球碳足迹的大幅增加。 这种电能使用增长是不可持续的。以大量使用AI的数据中心为例。2017年,美国的数据中心用电量约占全国总用电量的3%,而到2020年,这一数字翻了一番,达到6%,而且仍看不到尽头。根据行业预测,如果依旧采用当今低效的计算架构,从理论上来说,数据中心到2041年将用掉全球所有的发电量。 2020年,数据中心用电量约占全美总用电量的6% AI能源挑战不仅限于数据中心。位于网络边缘的电池供电型物联网(IoT)设备,其整体电力需求也非常大。随着更多AI处理向边缘迁移,日益复杂的物联网设备必须变得更加高效,这样其锂离子电池才能为更多功能供电、续航时间更长且/或体积更小。这也有助于减少因废弃电池而带来更多的潜在危险锂离子废弃物。 为了应对AI能源挑战,格芯(GF)对其产品路线图做出了调整,将一系列技术创新融入其12LP/12LP+FinFET解决方案(用于数据中心和物联网边缘服务器)和22FDX® FD-SOI解决方案(用于物联网边缘)。此外,格芯还携手领先的AI研究人员,共同开发更高效的新型计算架构和算法,从而打开AI新世界的大门。 格芯正在致力于解决数据中心和电池供电物联网边缘设备(现已渗透到日常生活)不断增长的能源需求 AI的范式变革 AI系统会收集大量结构化或非结构化数据,然后根据为给定应用编写的算法对其进行处理。其目标是在数据中找到相应的关联性和模式,以此为依据做出推理和决策,并以满足应用需求的方式基于这些推理采取行动。鉴于数据集的大小和算法的复杂性,需要密集的计算机处理。 格芯无线基础架构(CWI)战略业务部首席技术官兼计算和副总裁Ted Letavic表示:“目前,大多数AI任务都在云中运行,但馈入云端算法的数据集来自外部世界,并采用边缘物联网设备等模拟接口传输。基于云的AI范式能效低下,因为它需要将大量数据从网络边缘(物联网边缘)传输到数据中心,在数据中心执行计算并推导出结果,然后再将结果传输回边缘设备。这种方法不仅能效低下,而且与数据传输相关的时间也会导致系统的整体延迟,因此无法用于许多安全关键型AI应用。” 起初,AI和机器学习使用传统的通用中央处理器(CPU)。Letavic表示:“这些CPU原本是为随机存储器访问而设计的,鉴于需要不断减少在处理器和存储器之间传输数据所需的时间和能耗,这种设计带来了很多问题。我们需要改变该范式,在存储数据的存储器网络内部处理数据,而无需进行数据传输。” 他指出,计算架构因此正在发生根本性的转变。一场向特定领域计算架构演进的“设计复兴”正在拉开帷幕,这些架构对于数据流和计算路径定义明确的AI推理(训练)任务来说非常节能。这些优化的加速器类似于存储器层次结构,通常称为“数字存内计算”或“模拟存内计算”。这些加速器执行并行操作,使其成为AI核心计算类型的理想选择,并且大幅降低了总功耗,从而能够在网络边缘更充分地利用AI。 格芯12LP+使存储器效率提高4倍 为了适应架构上的这些变化,格芯进行了技术改进并启用了新的设计流程。 Letavic表示:“在我们研究的几乎每一种AI工作负载中,存储器带宽和存储器访问功率都限制了整体性能,因为必须在固定的功率预算内完成一定数量的操作,而且存储器消耗了太多的功率。因此,我们将从7nm技术开发工作中得到的一些经验应用到我们的12LP/LP+技术中,推出了支持1 GHz的0.55V SRAM存储器宏,对于典型工作负载而言,它将与存储器访问相关的能耗降低到了原来的四分之一。该解决方案针对脉动阵列处理器,可直接用于处理AI和机器学习工作负载。” Letavic指出,格芯接下来研究了阵列架构。 “我们发现,每个客户都有不同的数据流架构,基本上没办法选择一个最佳设计。”他表示,“为了解决这个问题,我们创建了一个将逻辑和存储元件合成在一起的新颖设计流程,使它们可以非常接近地进行构建,并具有高度的灵活性。这种设计流程打破了逻辑和存储器宏合成的传统范式,这种逻辑和存储元件的混合可用于实现非常新颖的AI架构。” 格芯推出的差异化12LP+解决方案针对人工智能训练和推理应用进行了优化 Letavic指出,格芯的先进技术与新型的独特设计和合成流程相结合,构成了实现全新计算范式的强大工具,并进一步开启了AI时代。格芯正携手领先研究机构,推动该领域的重要科研工作。 Marian Verhelst博士和格芯的大学联系项目 格芯正在与一些全球领先的研究人员合作,研究这些创新架构,并为其确立客观效益和佐证点,从而让格芯的客户可以利用它们来设计更高效的AI系统。 这些研究工作大多通过与IMEC等研究联盟合作展开,以及通过格芯大学合作计划(UPP)与大学教授合作展开。在该计划下,格芯与全球学术研究人员密切合作,开展利用格芯技术的创新项目。 Marian Verhelst博士是格芯的主要学术合作人员之一,她是比利时鲁汶大学的教授,同时也是Imec的研究主任。Verhelst博士是高效处理架构的全球权威专家之一。她之前曾在美国英特尔实验室工作,从事数字增强模拟和射频电路研究,并于2012年加入鲁汶大学,并创立了一个研究实验室,该实验室目前拥有16名博士生和博士后研究人员。 她的实验室科研项目涵盖各方面,从欧盟资助的长期宏观项目,到涉及向广泛从业者进行技术转让的中短期研究。她曾获得比利时André Mischke YAE奖,该奖项旨在表彰国际领先的学术研究、管理和循证决策成就。 她作为比利时青年学院和佛兰德STEM平台的前成员,是科学与教育的大力倡导者,并曾登上比利时国家电视台多个科普类节目的专访。2014年,她创立了InnovationLab,旨在为高中教师及高中生开发交互式工程项目。她也是IEEE“Women in Circuits”倡导计划的成员之一,并积极参与许多其他宣传和教育活动。 DIANA芯片——AI向前迈进的重要一步 Verhelst博士致力于研发混合神经网络芯片,该芯片不仅是全球首款将模拟存内计算和数字脉动阵列结合到一起的芯片,而且还可以在这些异构资源之间无缝划分AI算法,以实现最佳能耗性能、准确性和延迟。 该芯片名为DIANA(DIgital和ANAlog,即数字和模拟),在格芯的22FDX平台上构建,相关的论文将在本月末举行的极具声望的2022年国际固态电路会议(ISSCC)上发表。 Verhelst表示:“机器学习正在蓬勃发展,每家企业都有一个针对机器学习优化的处理器,但大多数情况下,它们都是纯粹在数字领域中设计的,使用0和1进行计算,这并不总是能实现最高效率。因此,许多研究人员现在正在研究模拟领域中的计算,甚至在SRAM存储器内部,使用各个SRAM单元之间的电流累积而不是0和1。从电能角度来看,这将更有效,从芯片密度的角度来看也是如此,因为它允许在每平方毫米上进行更多的计算。” “到目前为止,我们已经取得了一些不错的成果,但仅适用于恰好与存储器形状完美匹配的特定机器学习网络。对于其他网络来说,算法不一定能有效运行。”她补充道,“DIANA芯片包含一个主机处理器以及一个数字和模拟存储器协处理器。对于神经网络的每一层,它都可以将指定层分派给推理加速器或协处理器,以确保尽可能高效地运行。所有操作都是并行运行,中间数据在各层之间有效共享。” 为了实现这一目标,Verhelst的团队开发了先进的调度程序和映射程序,用于分析芯片的硬件特性,以确定最优能效或最优延迟的“计算顺序”,即如何在芯片上运行给定算法。 “算法运行可以采用很多方法,具体取决于存储器大小、它的特性、处理阵列中有多少计算元件等。”她表示,“因此,我们开发了一些工具,您可以在其中输入硬件特性,并帮助您根据工作负载找到适合的最佳解决方案。” 正在进行的合作 DIANA芯片是Verhelst与格芯的最新合作成果,该次合作大约始于五年前,当时格芯为她的一名博士生提供了机会,使用22FDX技术流片视频处理芯片,该芯片可以高效并行执行数百个操作。 格芯的22FDX边缘AI加速器经优化可缩短延迟和可操作性响应时间,通过在边缘管理数据来增强安全性和数据隐私 此外,Verhelst还使用格芯的12 LP+技术,为高度密集的计算结构构建了深度学习芯片,该芯片包含超过2,000个乘法器和大量SRAM内容。另一个处于初始阶段的项目是使用格芯的22FDX平台构建一个高占空比的机器学习芯片,专注于超低功耗运行,面向物联网、机器监控或其他须以毫瓦级功率运行的传感器节点。 她指出,格芯提供的芯片和技术合作伙伴关系非常宝贵。她表示:“生产功能完备的芯片成本极为昂贵,尤其是对于体积很大的数字处理器。与格芯合作既为我们降低了芯片门槛,又为我们提供了获得最新相关IP的途径。” “此外,格芯还为我们提供建议和支持,解决有时候遇到的物理设计收敛工作难题,对于如此先进的技术,该工作不再是小问题。在后端需要考虑的事情有很多,当我们试图确保快速IO、出色的振荡器、最佳电源门控等性能时,格芯的制造经验确实对我们很有帮助。” 展望 当被问及格芯在更高效AI领域的下一步举措时,Letavic提到了公司在计算芯片本身的集成电压调节以及用于更高水平传输和计算效率的硅光子学方面的研发工作。 他表示:“改进供电是一种弥补较小节点功率扩展不足的方法,这已成为系统层面的真正限制。要节省应用总功耗,关键方法之一就是提高向处理器内核提供电流和电压的效率。我们正在探索各种可选方案,鉴于格芯在双极性CMOS和DMOS功率器件方面的悠久传统,这对我们来说会是一个巨大的商机。” Letavic还提到,光子加速,即使用光(光子)替代电(电子),不仅可以通过光纤传输信号,还可用于计算本身,将会在AI中发挥重要作用。“我想说这种技术发展速度比我预期的要快得多。这是我们已有一些大学明确参与合作的另一个领域。” 阅读其他通过格芯大学合作计划开展的研究项目: 格芯推动新一代汽车雷达发展 与学界合作助力格芯加快奠定6G领先地位 格芯携手领先研究机构共同推动6G技术研发