GLOBALFOUNDRIES 的第一个 10 年既取得了重大进展，也经历了一些成长的烦恼，我们在本系列的第一部分中对此进行了记录，并在第二部分中详细介绍了公司战略的重大转变。在本系列的第三部分，也是最后一部分，我们将探讨 GF 如何以新的身份感和使命感重塑自身，以充分利用半导体行业正在发生的根本性变化。

作者：加里-达加斯丁

许多行业外的人将半导体称为 "计算机芯片"。鉴于半导体不仅越来越多地用于传统计算，而且在人类几乎所有可以利用数据的领域，其应用数量和种类都在爆炸式增长，这个词或许应该退休了。可穿戴健身设备、越来越自动的汽车和声控个人助理只是其中几个例子。

这些多样化且快速增长的应用需要针对其特定需求量身定制的半导体解决方案。因此，将 5G 就绪射频 (RF) 和毫米波功能、低功耗、嵌入式非易失性存储器、高电压功能、硅光子学、先进封装等特性集成到高性价比解决方案中的能力至关重要。

GLOBALFOUNDRIES 在公司成立第二个十年之际，凭借 15 个基于节点的技术平台、14 个独特和/或同类最佳的应用功能集，以及其知识产权 (IP) 生态系统中的数千种产品，在满足此类专业需求方面取得了令人羡慕的地位。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 将这一配方称为 "创新等式"（Innovation Equation），世界上没有任何一家专业代工厂能与之相媲美。

GF 首席执行官汤姆-考尔菲德（Tom Caulfield）去年开始放弃极端扩展，从而增强了这些产品的性能。通过将资源从 7nm 技术开发转移到更全面、更密集的工作中，为其产品组合中已有的平台带来更多创新，这一转变对公司进行了重新定位。通过这种方式，GF 在不引入成本大幅提高的制造工艺的情况下，为客户增加了价值。

新市场带来新机遇

作为公司持续转型的一部分，GF 最近创建了三个战略业务部门，分别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)。

物联网 (IoT)、云计算、人工智能/机器学习 (AI/ML)、5G 通信以及电子产品在汽车系统中的广泛应用等大趋势正在推动这些市场的发展。

"GF首席技术官兼CWI副总裁泰德-莱塔维奇（Ted Letavic）表示："这些终端市场目前正在快速增长，我们相信，随着越来越多的设备联网，我们在这些细分市场的机会将增长得更快。"我们的专业应用解决方案既能促进这些发展，也能从中获益"。

据 GF 估计，在这些市场中，约有 470 亿美元的代工业务可通过其所处领域（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 市场细分包括物联网等应用，物联网由我们环境中可感知、存储和传输数据的联网设备组成。汽车应用也包含在这一细分市场中，可实现高级驾驶辅助系统、汽车雷达、动力总成控制等功能。

在 MWI 市场领域，5G 无线通信的出现是一个关键驱动因素。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，大幅降低网络运营商的数据传输成本，并催生大量新应用。据估计，到 2035 年，通过 5G 网络连接的智能设备将多达一万亿台。

与此同时，云计算和人工智能/机器学习的爆炸式增长也推动了 CWI 分部的发展。

创新的 GF 解决方案实现了新的应用

推动这些市场创新和成功的不是日益缩小的半导体，而是经过精心设计和优化以提供特定功能和性能的成熟半导体平台。

"GF全球研发运营、射频和SiPh技术解决方案副总裁John Pellerin表示："在大多数情况下，7纳米及以上技术与这些市场机会无关，这也是GF将重点从扩展转向其他领域的关键原因。"我们需要针对特定应用的其他类型的创新。我们称之为特定领域解决方案，而这些正是 GF 的专长。

物联网应用就是一个很好的例子。典型的物联网设备可能包括一个带模拟接口的传感器、用于存储代码和数据的存储器、用于数据通信的射频功能、用于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。这些设备大部分时间可能处于睡眠模式，因此超低漏电流是一项关键要求。然而，一旦被信号唤醒，设备必须立即切换到更高性能的模式，以便在内存中获取或存储数据、处理数据，然后传输或接收数据。

昂贵的 7 纳米批量 CMOS 逻辑芯片在处理这些不同的功能方面没有任何实际优势。然而，基于GF 22FDX® FD-SOI 平台的片上系统 (SoC) 则是理想的解决方案，该平台具有嵌入式 MRAM 存储器和业界领先的射频功能。GF 的自适应体偏压功能可进一步增强 22FDX 平台的本地性能和能效，使系统能够根据需要动态调整，以实现更高的性能或更高的能效。因此，GF 的客户可以更轻松、更经济高效地开发新型物联网设备，这些设备在静态时可节省功耗，提供所需的任何高性能功能，并集成其他必要功能。

数据中心中的云计算和人工智能推理/训练提供了另一个例子，说明节点扩展可能不那么重要，而GF的特定领域解决方案则是关键的推动因素。例如，数据中心的耗电量是一个巨大的问题：2007 年，数据中心的耗电量约占美国总发电量的 3%，但预计到 2020 年，这一比例将增至 7%。显然，每一瓦都很重要。

数据中心人工智能功耗预算的最大部分是在内存和处理器之间来回移动数据，这就是为什么越来越多地使用内存计算等技术来降低功耗和延迟。GF 正在开发许多创新解决方案来解决这一问题。一种是通过增加超低电压（0.5V）和双工作功能 SRAM 存储器等功能，降低 GF12LP FinFET平台的功耗要求并提高其性能。另一种方法是在类似 SRAM 的工作模式下使用 MRAM，目标是以更低的功耗、三倍的密度取代 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（SiPh）光通信芯片提供了大幅提高带宽的方法，使海量数据的传输更加容易，从而将性能提升到新的水平。

GF 在数据中心方面的另一项创新是 2.5D 封装技术。例如，GF 正与 Enflame Technology 合作开发一款加速器，用于数据中心内基于云的快速、高能效人工智能培训平台。该人工智能加速器基于 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 能够以更低的成本和更灵活的产品功能，获得与采用更高扩展技术相同的性能。

员工和合作伙伴是关键

GF 向更符合半导体行业核心和未来的公司转型并非凭空而来。GF 的数千名员工日复一日地将专业技术知识、敬业精神和奉献精神融入到他们的工作中，没有他们就没有现在的公司。

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，确保 GF 的客户能够快速、轻松、经济高效地将最初的想法转化为经过包装和测试的成品。

"简而言之，我们是真正的合作代工厂，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，以最好地帮助他们实现目标，"GF 技术支持副总裁 Jim Blatchford 说。"我以前在其他公司工作时，几乎是所有代工厂的客户，所以我知道在办公桌的另一侧是什么感觉。我们了解客户的需求，我们认为自己的角色是帮助所有人，从清楚知道自己需要什么的大型企业，到需要我们指导调整技术以应对特定终端市场的小型客户。

因此，GF 目前拥有 100 多家生态系统合作伙伴，涵盖 IP、EDA、设计/技术协同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 3,400 多种 IP，另有 1,000 多种 IP 目前正在积极开发中。在过去的五年中，这些生态系统合作伙伴已经为 1,500 多项客户设计提供了支持。

GF 还建立了两个合作伙伴生态系统，帮助客户充分利用 GF 的关键解决方案。一个是 FDXcelerator™ 生态系统，旨在促进 22FDX SoC 设计并缩短产品上市时间。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开发差异化解决方案，并通过简化设计在更短的时间内将这些解决方案推向市场。

展望未来

GF的第一个10年可能偶尔会有动荡，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，因为它知道自己拥有切实可行的业务战略、对市场机遇的清晰认识、确保客户成功的创新技术解决方案，以及提供客户可能需要的所有专业知识和工具的人力资本和外部合作伙伴。

 

 

马克-格兰杰

ADAS（高级驾驶员辅助系统）和其他汽车电子系统的应用日益广泛和复杂，有助于提高汽车和卡车的安全性和能效，同时赋予它们更高的自主操作能力。作为汽车行业的战略合作伙伴，GF 提供多种技术平台，具有多种功能，可用于为这些应用创建高度差异化的解决方案。 

传感器就是一个很好的例子。不同类型的传感器--摄像头、雷达和激光雷达--为车辆提供了了解周围世界所需的耳目，但需要专门的应用解决方案来创建能够提供最佳效果的设备。例如，仅雷达就有许多不同的要求，具体取决于其在汽车中的位置、预期范围或距离以及探测场景的分辨率。

GF 提供多种解决方案来满足雷达设备制造商的需求。GF 具有毫米波功能的 40LP 平台是中短程传感器的最佳选择，而 GF 的 8XP SiGe 技术则是需要绝对最佳测距性能时的解决方案。

22FDX® 平台日益受到青睐

GF 的 22FDX 22nm FD-SOI 平台用于汽车系统级芯片 (SoC)，它将毫米波性能和数字集成结合在一起，实现了 77GHz 及更高频率的高分辨率雷达。这是汽车雷达的 "甜蜜点"，因为同类最佳的射频性能与出色的数字集成相结合，可显著提高成像分辨率和精度。

22FDX 平台之所以广受欢迎，关键在于它具有高功率附加效率 (PAE)，这意味着即使在低功耗运行时也能提供高水平的输出功率，而这正是汽车整体电子含量不断增加的一个关键优势。该平台的高 PAE 降低了热预算，使其成为一种多功能解决方案，可用于对热性能有严格要求的汽车底盘和车身，例如嵌入泡沫保险杠中的雷达传感器。

与标准 28nm 块状 CMOS 技术相比，GF 的 22FDX 平台为汽车雷达系统制造商提供了显著优势
资料来源来源：GF

此外，GF 及其合作伙伴为满足严格的汽车要求而开发的广泛 22FDX IP 组合正在帮助客户实现其设计和上市目标，同时努力实现零偏差和零缺陷。它可通过 GF 的 AutoPro™ 解决方案和汽车行业的供应商获得。当然，一切的基础是 GF 位于德国德累斯顿的 1 号工厂，22FDX 产品就是在这里生产的。该工厂完全符合 IATF 16949 质量标准。

这一切的结果是，22FDX 与汽车制造商及其供应商的合作急剧增加。仅在汽车雷达方面，就在多项目晶圆（MPW）上执行了近 30 项测试设计，去年又启动了三项全产品设计。 

代工厂参考设计验证点

然而，许多追求下一代汽车雷达的潜在客户对这项技术仍相对陌生。他们既包括汽车制造商和正在深入研究电子元件设计的老牌供应商，也包括越来越多试图将一系列创新和颠覆性技术推向市场的初创企业。

为了帮助他们，GF 制作了一个 77GHZ 雷达收发器的代工参考设计，该设计不仅展示了 22FDX 平台独特而引人注目的优势，还证明了 AutoPro 解决方案即使在最复杂的电路设计模型和基于这些模型制造的零件之间也能实现出色的相关性。

使用代工厂参考设计生产的基于 22FDX 的收发器为下一代雷达系统展示了最先进的性能。这些性能包括：工作频率范围从 76GHz 到 81GHz；接收器噪声系数为 16dB（10Mhz）；最大输出功率为 13dBm，在 -20⁰C - 125⁰C 的工作温度范围内仅有 2dB 的变化。

这款采用 GF 22FDX 平台制造的 77GHz 雷达收发器代工参考设计表明，它符合设计 KPI（关键性能指标），并具有出色的模型与硬件相关性。
来源：GF：来源：GF

硅是基础

汽车电子是一个真正令人兴奋的领域，正在以前所未有的速度发展和变化。随着 "智能汽车 "概念逐渐成为现实，汽车的计算、传感和控制水平也在不断提高。GF 的 AutoPro 解决方案提供了实现这一目标所需的硅技术基础。

Mark Granger 是 GLOBALFOUNDRIES 汽车业务开发副总裁。