作者：戴夫-拉默斯

GF 已在 22FDX 技术上取得了一些成功，但在保守的半导体行业，让一项新技术投入运行需要时间和精力。经过数年的铺垫，FDX 的时机已到，因为 5G、汽车和支持射频的物联网设备都是完全耗尽 SOI 技术的快速增长市场。  

GF 工业和多市场副总裁Ed Kaste 在 GLOBALFOUNDRIES 技术大会（GTC 2019）分组会议上表示，GF 预计今年将出货约 1 亿台 22FDX 设备。 

在电源管理领域，FDX 的模拟、射频和低功耗操作优势使其在批量设计上胜出一筹。GF 移动和无线基础设施市场高级总监Jamie Schaeffer 说："我们相信，展示 FDX 在电源管理应用中的能力将有助于我们今后在物联网领域赢得其他大批量设计。Schaeffer说："虽然电源管理芯片相对较小，所需的晶圆数量也不多，但这是22FDX的一个例子，即使没有体偏压的作用，它也显示出它 "是一个更好的晶体管"。Schaeffer 在 9 月下旬于圣克拉拉举行的 GTC 2019 上表示，在 0.5V 电压下（这是许多设计获胜的目标电压），基于 SOI 的 FDX 技术功耗低得多，漏电少得多，射频性能 "甚至超出了 GF 最初的预期"。

我在会议上的感觉是，FDX 技术的所有部分现在才刚刚整合在一起--这些部分多得无法在这篇博客中描述，所以我想主要集中在自适应车身偏置能力上。 

很少有 FDX 设计获胜者使用了体偏压，部分原因是迄今为止没有多少设计人员能够轻易地实施体偏压来提高性能或降低功耗。而且在某些用例中，用于实现体偏压的 IP 本身也消耗了相当大的功耗，从而抵消了功耗方面的一些总体收益。 

身体偏差生态系统准备就绪

但这一切都在改变。自适应体偏压（ABB）现在已得到全面支持，总体而言，几家 IP 供应商提供了更深入的 FDX IP 库，包括用于汽车应用的 Synopsys、用于物联网 CryptoIsland™ 安全的 ARM、芯原的 IP 以及其他几家公司。 

Schaeffer 对 GTC 与会者说："体偏压可以说是 FDX 最与众不同的功能，但由于还没有完整的体偏压生态系统，所以还没有得到广泛应用。在过去几年中，我们建立了第一个体偏压生态系统，包括具有工艺、电压、温度和体偏压特性的库和存储器。Cadence 和 Synopsys 提供了体偏压发生器和参考设计。从设计和规划一直到特性分析和测试，我们都已准备就绪。

Schaeffer 说，我们的目标是 "简化客户的使用案例"。有创意的设计人员在使用本体偏压时可以做到无拘无束，但在某种程度上，我们将其过度复杂化了。为了简化设计周期，我们让客户能够利用机身偏压对工艺进行补偿。仅此一项，就可将设计性能提高 30%。仔细想想，这就类似于只需调整设计就能提高半节点或全节点的性能。

Schaeffer 在 GTC 上宣布，ARM 的内置安全 IP（称为集成安全元件 (iSE)）现已在 22FDX 平台上得到支持，从而使物联网设备设计人员更容易获得安全认证。  

ARM 的集成安全元素 (iSE) IP 现可用于基于 22FDX 的 SoC，为需要高安全标准的芯片供应商降低了进入门槛
（来源：GTC 2019）

海豚设计公司的关键 IP

Dolphin Design 公司（法国梅兰）首席执行官 Philippe Berger 说，他的 30 名工程师今年开发了 IP 和测试芯片，支持 FDX 平台上的自适应（正向或反向）体偏压 (ABB)（正向偏压降低阈值电压以提高性能，反向偏压提高 Vt 以降低漏电流）。

ABB 功能允许设计人员利用正向和反向体偏压技术动态补偿工艺、电源电压、温度 (PVT) 变化和老化效应。Dolphin 的 IP 嵌入了体偏压调节、PVT 监测器和老化传感器以及控制回路。Berger 说："当传感器监测 PVT 特性时，可以调整体电压，使晶体管特性恢复到你想要的状态。

他说，Dolphin知识产权 "提供了一种设计方法，可充分利用转角紧固的优势"。今年 1 月，Dolphin 与 GF 签订了一份开发 ABB 知识产权的合同，目前该知识产权已经面世。虽然客户从 Dolphin 获得了知识产权许可，但 Berger 表示，该知识产权作为 "GF 赞助 "的知识产权是免费的。 

"Berger说："基本上，今天几乎没有人使用体偏压，因为设计环境不存在。"他预测说："今后，体偏压解决方案将变得非常重要，尤其是当设计人员将射频与其他电路结合在一起时。Berger说，随着5G蜂窝和物联网市场的蓬勃发展，BodyBiasing功能应运而生，BB被广泛应用于功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）功能。 

Dolphin 的自适应体偏压 (ABB) IP 是 GF 体偏压生态系统的一部分，旨在提高性能、延迟和能效。
来源： ：GTC 2019)

Invecas公司客户工程副总裁Bhaskar Kolla说，Invecas已经创建了一个标准单元库，该库具有应用自适应体偏压的正确角特性。Invecas 库中的 "钩子 "可与 Dolphin 的 ABB IP 配合使用。"Dolphin IP 将使动态（自适应）偏压的使用变得更加容易。有些客户使用的是静态（正向）偏置，但使用自适应偏置后，客户既可以使用正向偏置，也可以使用反向偏置。我们的库现在支持这一点，"Kolla 说。

GF 平台首席技术专家兼全球研发副总裁John Pellerin 说，ABB 的下一代 FDX 工艺 12FDX 还有更多优势。22FDX 工艺中的井结构要求预先确定给定电路块的本体偏置条件，即标称电压的正负值，而采用 12FDX 工艺后，就可以在非常精细的电路粒度上向任一方向切换偏置。"我喜欢把它比作街道。采用 22FDX 工艺的街道就像一个城市街区，车辆只能单向行驶，而采用 12FDX 工艺的街道则可以双向通行。

GF 进行了重组，成立了一个部门，负责处理汽车、工业和多市场 (AIM) 应用的工艺平台、IP 和其他设计实现要素，后者包括物联网类型的市场，如农业和智能城市、医疗、可穿戴电子产品、智能家居等领域使用的低功耗蜂窝网络。 

卡斯特告诉 GTC 观众，尽管早前对物联网市场增长的炒作有所收敛，但他认为 "我们希望证明，物联网市场现在绝对正在起飞"，到 2022 年，汽车、工业和多市场的 AIM 市场将增长到 240 亿台。此外，几乎所有的 AIM 市场（98%）都将使用 12 纳米及更大的设计规则，"直到 2022 年及以后"。 

每瓦都很重要

要使这些预测成为现实，限制能耗至关重要，这对 FDX 技术来说是一个巨大的机遇。 数十亿甚至数万亿台联网设备的功耗必须极低。正如 Synopsys 联席首席执行官 Aart de Geus 在 GTC 的主题演讲中所指出的，在全球变暖的时代，"每瓦都很重要"。

5G 网络使人工智能增强型物联网设备能够向云端发送大量数据，两者的结合产生了乘数效应。"物联网与 5G 相结合，将产生海量数据传输到云端。但这意味着难以想象的能源需求，而此时每个人都必须关注气候变化。地球的生存岌岌可危，"de Geus 说。