作者：Timothy Saxe蒂莫西-萨克斯

eFPGA （嵌入式 FPGA）技术允许半导体公司在 SoC 或 ASIC 中嵌入FPGA。 业界从惨痛的经验（40 家已倒闭的 FPGA 初创公司，而且还在不断增加）中了解到，可编程逻辑并非易事。 FPGA初创公司的主要绊脚石是设计环境，而不是芯片。 一个简单的事实是，芯片的好坏取决于支持它的工具--这些工具必须简单明了、功能强大、易于使用，并能提供高质量的结果。 似乎这还不够具有挑战性，eFPGA 产品还存在于使用不同工具流程的 ASIC 设计环境中。 因此，成功的 eFPGA 必须具备出色的芯片实现、出色的 ASIC 工具支持和出色的 FPGA 工具流程。 幸运的是，嵌入 FPGA 有许多好处：更低功耗、更高性能、更低成本、更高的未来验证能力和设计灵活性。

29 年前，QuickLogic 开始生产独立 FPGA。 15 年前，我们发现经济形势已经发生了变化，ASIC 内核与可编程逻辑的混合更受青睐，于是我们开始开发嵌入式 FPGA 解决方案。 当时，各种 FPGA 初创公司都在尝试销售 eFPGA 技术，但并没有得到广泛应用。 没有普及的原因在于经济因素：掩模便宜，ASIC 门便宜，而 FPGA 逻辑却很昂贵。 时间向前推移了 15 年，现在情况发生了变化：掩膜昂贵，ASIC 门便宜，FPGA 逻辑也更便宜。 我们的最新设备 EOS™ S3 片上系统 (SoC) 面向智能手机、可穿戴设备和可听设备市场。这些产品对价格和功耗非常敏感。 幸运的是，GLOBALFOUNDRIES 40nm 的成本结构使我们能够满足价格要求，并使产品具有足够的 eFPGA，从而真正发挥作用。 这使我们能够生产出具有成本效益的产品，其硬件可适用于不同的市场，而不会产生掩膜成本。 此外，eFPGA 使我们能够将关键任务从软件转移到硬件，从而节省功耗，这对功耗敏感型应用至关重要。

关于对功耗敏感的含义，我想说一点题外话：每个人都声称自己对功耗敏感。对于服务器设计人员来说，使用 25 瓦的 FPGA 来卸载 90 瓦的 CPU 就是对功耗敏感。 在可穿戴设备市场上，人们希望 CR2450 电池能使用 6 个月，系统平均功率必须达到 410uW；在物联网市场上，人们希望两节 AA 电池能使用 3 年，系统平均功率必须达到 318uW。 我们的重点是可穿戴设备和物联网市场，在这两个市场中，设计人员希望计算单元的功耗仅占系统功耗的 25%：可穿戴设备为 100uW，物联网为 80uW。

由于我们的市场需要低功耗，因此我们认为 GLOBAFOUNDRIES 22FDX® 工艺是未来功耗敏感型市场的主力。 与 40 纳米工艺相比，该工艺的经济性更好，动态背偏压可使设计人员将平均系统功耗降低 25% 至 50%。 即将采用 22FDX 工艺的 eMRAM 对物联网尤为重要，与闪存相比，eMRAM 能以更低的成本实现单芯片器件和超低功耗睡眠状态。

为什么是现在？过去 15 年发生了什么变化？

首先，赌注越来越大：掩膜成本和软件成本都在飙升。 其次，市场更加分散，这意味着每个设计的产量降低。 最后，未来的增长点在于物联网，这似乎意味着很多不同的东西。

现在，如果您有一个能够准确预测未来的水晶球，您就可以简单地生产出满足这些需求的 ASIC。 但如果您没有，在设计中加入 QuickLogic ArcticPro™eFPGA块就能满足您的需求：

• 在标准更新或发展时更新硬件
• 发现新的市场需求时更新功能
• 通过单个掩模集创建多个产品变体
• 通过不断改进产品功能，更快地进入市场，并在市场上立足更久

多年来，我们发现这是最难把握的一点。 与 ASIC 团队交谈，他们会正确地告诉你，只要告诉他们你需要什么，他们就能更好地实施。 脱节之处在于，他们并不负责定义所需内容。 现在你有了另一种选择。 在 22FDX 中加入一小块 eFPGA，你会发现它出奇地经济。 QuickLogic 从事这项工作已有 15 年之久，因此我们了解成功集成所需的条件 - 我们的方法使其与添加任何其他硬宏相比都毫不逊色。 我们还了解什么是高质量的FPGA设计流程--30年来，我们一直向全球最注重质量和可靠性的市场--航空航天、国防、仪器仪表和测试市场--提供FPGA产品。 我们了解真正的低功耗 - 我们在这方面已经做了五年，FD-SOI 是 ArcticPro 架构的完美补充。 最后，生态系统对于物联网的各种需求至关重要，GLOBAFOUNDRIES FDXcelerator™ 汇集了各种成熟的 IP，如我们的 ArcticPro eFPGA，使硅架构师能够快速开发高价值、低功耗的片上系统。

关于作者

Timothy Saxe
工程高级副总裁兼首席技术官

Timothy Saxe（博士）自 2008 年 11 月起担任公司高级副总裁兼首席技术官。2016 年 8 月，他将这一职务扩展至工程高级副总裁。Saxe先生自2001年5月加入QuickLogic公司，在过去的15年中，他曾担任过工程副总裁、软件工程副总裁等多个行政领导职务。Saxe 博士曾担任半导体制造公司 Actel Corporation 的闪存工程副总裁。Saxe 博士于 1983 年 6 月加入 GateField Corporation（一家设计验证工具和服务公司，前身为 Zycad），并于 1993 年创办了该公司的半导体制造部门。Saxe 博士于 1999 年 2 月成为 GateField 的首席执行官，直到 2000 年 11 月 GateField 被 Actel 收购。Saxe 先生拥有北卡罗来纳州立大学电子工程学士学位、斯坦福大学电子工程硕士学位和电子工程博士学位。

• 作者：Gerd Teepe作者：格尔德-特佩

最近，Cadence公司在慕尼黑的一个多功能竞技场举办了为期两天的欧洲CDNLive活动。位于INFINITY酒店及会议度假村的场馆还经常吸引冰球比赛、摇滚音乐会和其他高知名度的活动和游客。事实上，拜仁慕尼黑足球队在过去几年的重要比赛前都会聚集在这里，为该地区带来更多魅力。

虽然拜仁慕尼黑的球员们没有出现在今年的赛场上，但展会上还有另一个吸引人的明星--预示着图像处理新时代的技术创新。德国汉诺威的 Dream Chip Technologies GmbH 公司展示了采用 GLOBALFOUNDRIES 的 22 纳米 FD-SOI(22FDX®) 技术设计和制造的图像处理芯片系统。

Dream Chip 的 ADAS SoC 系统平台基于四路ARM® A53 处理器，辅以双路ARM-R5 锁步处理器，使该芯片适用于增强型 ASIL 安全应用。该芯片的图像处理器是 Cadence 公司的Vision-P6 处理器。

来源：Dream Chip：图像处理平台的完整系统架构，即将由 Dream Chip 实现。

Cadence 公司的 Vision P6 架构基于 Tensilica 架构，专门用于卷积神经网络计算（CNN）。图像对象通过视频图像与已知图像数据库的关联进行检测。对于汽车中的应用，如标志和行人识别，该应用需要以每秒 30 帧的速度实时运行。从本质上讲，这是一种实时对图片进行大规模计算比较的方法。

在 CDNLive 上展示的原型是首次采用 GF 22FDX 技术的 SoC 现场系统。 芯片面积为 64 平方毫米，与两个 LPDDR4 存储器一起安装在封装基板上。

梦幻芯片：带芯片和两个 LPDDR4 内存的系统模块

Dream Chip ADAS 芯片是一个复杂的多功能 SoC。在 CDNlive 上，Dream Chip 通过安装在汽车模型顶部的系统板演示了视频功能，并将安装在引擎盖上的 GoPro 摄像头的信号输入系统板。

Dream Chip 首席运营官 Jens Benndorf 解释了进一步的信号路径："视频信号首先输入芯片，然后被传送到运行滤波算法的四个 IVP 中的一个，再被传送到视频输出端，最后到达显示器。这表明 IVP6 正在工作"。

来源 GF：CDNLive EMEA 上的 Dream Chip 现场演示装置

除演示外，本多夫和他的团队还就系统、芯片架构和基于 CNN 的图像处理做了多场演讲，该芯片在不久的将来将用于图像处理。

Dream Chip、GF 和合作伙伴正快马加鞭（双关语！）地加快 SoC 原型的生产准备工作。2017 年 2 月在巴塞罗那举行的世界移动通信大会上展示了首批芯片，5 月在 CDNLive 上展示了有关该平台的视频。下一步会是什么？与我们同行，一探究竟！ 22FDX 正在实现 ADAS 应用的创新，最终也将用于自动驾驶。到那时，拜仁慕尼黑的球员们肯定会注意到。

Foundry Files 与 GLOBALFOUNDRIES 新任汽车产品线管理副总裁 Mark Granger 进行了会谈，了解 GF 如何利用汽车行业正在发生的变化。

1. 马克，请介绍一下你自己，是什么吸引你加入 GF 的？

我负责高性能 SoC 产品设计和产品管理已有约 20 年的时间，最近的工作是在英伟达（NVIDIA），领导公司为自动驾驶汽车提供领先的应用处理器。我之所以抓住机会加入 GF，是因为 GF 独具优势的 22FDX 和射频/电源技术为我们提供了成为一流汽车解决方案领先供应商的绝佳机会。我来这里就是为了帮助实现这一目标。

2. 您在 GF 的主要职责是什么？

我的工作是通过确定有吸引力的机遇领域，确保我们在这些领域处于有利地位，并与客户和合作伙伴合作利用这些机遇，从而规划我们在汽车行业的发展道路。顺便提一下，我们的潜在客户和合作伙伴不仅包括宝马或大众等汽车原始设备制造商，还包括博世、大陆、德尔福、电装、恩智浦等供应链上下游的公司，甚至包括谷歌和百度等正在投资自动驾驶领域的公司。

3. 请谈谈您对汽车行业重大变革的看法。

目前，汽车行业正处于一个拐点。尽管多年来汽车的电子含量一直在增加，但去年 10 月一切才真正进入高速发展阶段。当时特斯拉宣布，包括面向大众市场的新款 Model 3 在内的所有汽车都将配备自动车辆控制所需的硬件。这让竞争对手趋之若鹜，也为开发自动驾驶、互联和高能效汽车提供了新的动力。

例如，福特最近向一家名为Argo AI 的自动驾驶技术初创公司投资了 10 亿美元，该公司由来自谷歌和优步的工程师创立。与此同时，通用汽车最近宣布将招聘 1100 名员工，扩建Cruise Automation 在旧金山的研发设施。

自十月份以来，汽车行业的创新步伐加快，让我想起了几年前手机行业的发展速度。在汽车行业，我们可以感受到一种可能性、兴奋以及对落后的恐惧，GF 正全力以赴帮助我们的客户实现他们的目标。

4. 是什么使 GF 与众不同，并使我们处于有利地位，抓住这一巨大机遇？

我们的22FDX工艺可满足汽车制造商对低功耗运行、低成本和高可靠性的严格要求，同时提供先进的处理、存储和射频功能。没有人能够在一个设备中实现所有这些功能。我们最初的重点有两个方面：ADAS（高级驾驶辅助系统）应用，包括毫米波雷达和微控制器。

ADAS 领域对能效和成本的要求尤其具有挑战性，而 22FDX 可以提供独特而引人注目的解决方案。它已经引起了用于自动紧急制动系统和高速公路自动驾驶的前视摄像头的 SoC 的极大兴趣。Dream Chip Technologies 公司基于 22FDX 的汽车计算机视觉应用 SoC 就是一个例子。它以极低的功耗支持高端计算机视觉性能，可实现 ADAS 功能，如路标识别、车道偏离警告、驾驶员分心警告、盲点检测、环绕视觉、泊车辅助、行人检测、巡航控制和紧急制动。

22FDX 技术的另一大市场是微控制器，我们在这方面提供了同类最佳的解决方案。高端汽车可能包含多达约 100 个微控制器，用于管理发动机、变速箱、动力总成、安全系统等，这一数字还将增加，同时也将推动在单个 MCU 上集成多种功能的需求，而这正是 22FDX 的理想之选。

5. 您还有什么其他想法要分享吗？

如果从更广阔的角度考虑，所有这些自动驾驶汽车能力的发展都将改变我们的生活方式。例如，自动驾驶汽车将使不再开车的老年人能够出门活动，帮助他们享受更高质量的生活。道路上的死亡人数将大幅下降。甚至城市景观也将发生更好的变化，因为更高效的自动驾驶路线可能使我们不再需要将大量的房地产和基础设施用于满足与交通相关的需求。

无论从商业角度还是从人文角度来看，从事这一行业都是一个非常激动人心的时刻。

Mark Granger 于 2017 年 3 月被任命为 GF 汽车产品线管理副总裁。他自认是个 "汽车狂人"，拥有一辆 1967 年福特野马敞篷车，他和儿子将其修复得焕然一新。

作者：加里-达加斯丁作者：加里-达加斯丁

GLOBALFOUNDRIES 最近在SIA 的 2016 年美国企业专利获得者排行榜上名列第 10 位。我们为这一排名感到自豪，因为它不仅仅是一个数字，它还证明了 GF 员工每天所做的贡献，无论是对我们公司还是对整个行业来说，都是非常重要的。

我们希望了解取得这样的成就需要付出哪些努力，因为技术开发是我们工作的核心。GF 有很多聪明、有才华的人，但我们当然不可能与每个人都交谈，因此我们联系了 GF 的一些顶级专利获得者，以了解他们的见解。他们都是 GLOBALFOUNDRIES 的发明大师。

Mukta Farooq 是 7 纳米芯片-封装交互和封装技术团队的负责人。她是 GLOBALFOUNDRIES 研究员，拥有 190 项授权专利，同时也是 IEEE 研究员和 IEEE 电子器件学会杰出讲师。她曾是 IBM 的终身发明大师和技术研究院成员。她的研究领域包括 2D、2.5D 和 3D 芯片封装交互和互连技术。

安东尼（托尼）-斯坦普 他是埃塞克斯交界处模拟和混合信号技术开发部门的杰出技术人员。他曾是 IBM 的终身发明大师，拥有 400 多项专利。他的工作涉及开创性的工艺和集成技术，如低温 CVD 电介质开发、低 K 电介质、大马士革铜线集成，以及最近的最先进射频器件设计、工艺集成和项目管理。

谢瑞龙 他是奥尔巴尼的高级技术人员，作为 IBM 技术开发联盟的一员，从事先进的 FinFET 技术研究，是 5 纳米节点的首席 FEOL 集成师。作为 IEEE 高级会员，他在 FinFET 及其他器件类型（如全栅和垂直 FET）方面的工作已获得 200 多项专利。他发表的论文在全球范围内被引用 600 多次。

GF：你如何看待技术开发过程？

托尼：越接近最先进的生产开发，就越容易超过专利新颖性和专利价值的门槛。我的工作重点是差异化技术，这些技术可以创造行业 "第一"，产生知识产权和许多具有重大价值的专利。我所说的差异化技术不仅仅是指开发最快的晶体管，还包括开发新的集成电路技术，以提高布线性能、成本、产量和可靠性等。- 所有这些都是我们区别于竞争对手并在市场上取得成功的因素。

穆克塔在新技术领域工作，往往意味着最初并不成功，可能需要多次尝试才能取得成功。在 32 纳米 CMOS 逻辑晶片中集成铜硅通孔（TSV）的 3D 技术就是一个很好的例子。这项工作在初期遇到了巨大的挑战。但是，随着我们对该技术的深入研究和对问题的了解，我们开始发明新颖、创造性的方法来解决这些问题，最终不仅推出了业内首个三维铜TSV逻辑晶片，而且还获得了与之相关的知识产权！

GF：在这家由聪明绝顶、兢兢业业的员工组成的公司里，你们在专利授权方面处于领先地位。是什么让你们取得这样的成绩，有没有什么建议要给其他人？

瑞龙我要感谢我所有的经理和导师，他们让我很早就有机会参与几乎所有FEOL模块的工作，这反过来又让我能够与所有模块负责人和其他技术团队合作，并向他们学习。这些互动让我对全局有了很好的理解，也让我与许多优秀的人才建立了自然的合作关系。

就个人而言，解决问题的心态和坚持不懈的思考至关重要。以积极的态度面对问题，有助于产生解决问题所需的创造力。很多时候，最佳的解决方案并不是一蹴而就的。坚持思考，即使是在后台模式下，也能让大脑处理所有相关信息，进行发散思维。这通常会在经过一段时间的潜伏期后产生非常好的解决方案。

穆克塔我的建议是，首先你需要在特定领域积累一定的专业知识，熟悉现有的艺术。熟悉之后，你就可以考虑如何改进现有的结构和方法，以实现效益。一旦你达到了这样的知识水平，你就可以开始发明创造了。此外，与他人合作，尤其是与那些背景不同的人合作，可以产生解决技术问题的独特方法。

托尼：坚持不懈、努力工作和团队合作。工作中有一句口头禅：没有问题，只有机会。从专利的角度来看，问题就是申请专利的机会。我撰写的专利中，约有一半源于对技术问题的发现和解决。我撰写的大多数专利都有多个作者。在非正式或正式的专利开发团队中工作是非常宝贵的。

GF：GLOBALFOUNDRIES 是如何鼓励追求技术成就的？

穆克塔在半导体公司中，争夺最佳技术解决方案的竞争无处不在。虽然技术人员会尽其所能，但对创新的认可和奖励可以鼓励打破常规的思维。GF 通过丰富的专利奖励计划和 "主发明人计划 "提供这种鼓励，"主发明人计划 "旨在强调和赞赏创新者对公司知识产权的贡献。

托尼：GF 通过专利审查委员会和经济激励措施鼓励专利创造。采用算法方法促进特定发明，有助于促进整体创新。在技术开发中，通常会有几个工程师组成的核心团队，专注于某些问题领域。这些核心团队通常会定期抽出时间开会，确定可申请专利的想法。这种集思广益和撰写专利的开放态度在 GLOBALFOUNDRIES 营造了一个富有创造力的环境。

瑞龙：广发的企业文化以学习为导向，鼓励新思路和新尝试。工作岗位与员工的能力高度匹配，通常有很高的自主权。此外，领导和同事之间的坦诚交流也有助于相互支持。这里有一个最近的例子：在我们的 7 纳米开发工作中，我们在一个名为 "栅极切割 "的模块中遇到了一个巨大的挑战。为了解决这个问题，我们鼓励所有资源献计献策。阿尔巴尼和马耳他之间进行了非常有效的讨论，双方的专家进行了会面，分享了过去的经验，并一起进行了头脑风暴。最后，几乎产生了所有可能的解决方案。我们对每一个方案都进行了仔细审查，排出了优先顺序，并在实验中加以研究，同时还申请了几项高质量的专利。

GF：谢谢你分享你的想法和见解！

关于作者

加里-达加斯丁

Gary Dagastine 是一位作家，曾为《EE Times》、《Electronics Weekly》和许多专业媒体报道半导体行业。他是《Nanochip Fab Solutions》杂志的特约编辑，也是全球最具影响力的半导体技术会议 IEEE 国际电子器件会议 (IEDM) 的媒体关系总监。他最初就职于通用电气公司，为通用电气的电源、模拟和定制集成电路业务提供通信支持。Gary 毕业于纽约州斯克内克塔迪联合学院（Union College）、

在半导体制造业向亚洲转移的时代，GF 选择逆流而上，投资美国，在纽约州北部建立了一座晶圆厂。纽约州热衷于参与其中，因为他们已经在该地区进行了投资，其愿景是创建一个新的技术生态系统，作为创造就业机会的引擎。这些投资对 GF 的成功至关重要。

著名半导体行业分析师兼 VLSI Research 首席执行官Dan Hutcheson 最近访问了位于纽约州萨拉托加县的 Fab 8 工厂，花了一天时间参观工厂并与不同的工厂团队进行了交流。 当天，Dan 与 8 号厂高级副总裁兼总经理 Tom Caulfield 进行了交谈。

在这次访谈中，Dan 考察了 GF 8 号厂的成就--在这里，14 纳米半导体设计带出的首次正确率已成为经验法则--以及人力资本的重要性、团队合作的影响和如何激发团队合作是成功的关键要素。他们还揭示了半导体工厂管理的真谛，包括新建工厂的困难、IBM Microelectronics 的收购如何融入其中，以及 GF 首席执行官 Sanjay Jha 在扭亏为盈中发挥的作用。

简而言之，Dan 做了最好的总结："Fab 8 不仅仅是另一座工厂。它是美国制造业的一个成功故事。