GF代工產品目前涵蓋七個“平臺”

GlobalFoundries (GF)顯然是另一種類型的IC代工廠。2018年，GF放棄追求7nm工藝節點，轉而專注于從現有節點獲得更多性能、開發更多能力。這明顯和其他半導體代工廠的努力方向大相徑庭，但卻是一個令人耳目一新的變化。

早在2018年，GF就意識到，通過建造更清潔的clean room和購買納米光刻所需的EUV機器等晶圓廠工具，它仍然可以滿足其總體市場的70%需求。相反，該公司將不追隨大流而節省下來的資金用于開發其它許多有用的半導體功能塊。

GF代工產品目前涵蓋七個“平臺”，包括：

28nm, 40nm, 55nm和130nmPlanar CMOS，用于數字應用的主要工藝；

12nm和14nm FinFET，用于高速數字應用；

22nm FDX(完全耗盡絕緣體硅或FD-SOI)，用于低功耗應用；

45nm, 90nm, 130nm和180nm射頻SOI，用于射頻應用，包括5G和汽車雷達；

45nm和90nm SiPh(硅光子)，用于數據中心和其他高速光互連；

45nm, 90nm和130nmSiGE(集成硅鍺晶體管)，用于高頻，射頻和電源應用；

Wide Bandgap(目前為200nm的氮化鎵，未來為碳化硅)用于大功率應用。

GF的Planar CMOS平臺使用了自20世紀70年代開始用于制作集成電路的平面CMOS FET，只是現在要小得多。GF的Planar CMOS產品能做到28nm是非常有意義的，因為28nm Planar CMOS是迄今為止最具成本效益的工藝節點（每個晶體管的成本方面）。當半導體行業發展到28nm以下，并開始追求像FinFET和GAA這樣的非平面器件后，每個晶體管的成本開始上升，這其實與摩爾定律的核心相悖。事實上，盡管有很多關于摩爾定律的文章，但摩爾定律是關于芯片制造的經濟學。

GF也為數字IC制造提供了28nm Planar CMOS FET的替代品，如12nm和14nm FinFET和22nm FD-SOI工藝，該公司也將大量精力和研發資金集中在為其舊的Planar CMOS工藝節點尋找新的、有趣的能力。該公司稱這些額外的處理能力為“模塊”。

例如，GF提供了三個非易失性內存(NVM)模塊，這是芯片上非常有價值的功能，對于嵌入式系統來說尤其如此。該公司提供基于Flash的嵌入式NVM模塊，用于其所有PlanarCMOS工藝節點（包括28nm）。由于Flash很難擴展到28納米以下，因此GF與MRAM供應商Everspin合作開發了一種替代NVM技術——MRAM模塊。目前，該MRAM模塊可用于GF的12納米FinFET和22納米FDX平臺。該公司還為相同的平臺提供了RRAM NVM模塊。

在尋求高速射頻晶體管方面，GF也轉向了另一個方向。更小的工藝節點不一定能創造好的模擬RF晶體管，所以GF轉向RF SOI和SiGe晶體管，以推動晶體管單位增益頻率達到太赫茲。這些高速晶體管可用于射頻和雷達應用，在今年5月舉行的GlobalFoundries技術峰會(GTS)上，該公司宣布了一個名為GF Connex的射頻元平臺，其中包含了該公司RF SOI、FDX、SiGe和FinFET平臺，以滿足智能移動、物聯網設備以及通信基礎設施設備的各種通信需求。

或許，GF在硅領域最具雄心、也是最不明顯的方向之一，是開發構建單片硅光子芯片所需的模塊和工具，該公司稱其為SiPh平臺。今年3月，公司正式發布了第二代GF Fotonix SiPh平臺。該平臺可以制造結合光子發射器和探測器、硅光波導、射頻組件和高性能CMOS邏輯的集成器件。GF利用各向異性蝕刻技術在單片硅光子芯片上形成精確的V型槽，簡化了光纖的直接無源對準和連接。

到目前為止，光子學的應用還被限制在可以承受高成本的少量應用，但GF硅光子學方面的創新可以在系統層面降低成本，這反過來會推動對光子學的需求和使用。對于數據中心來說，硅光子學可能是一項改變游戲規則的技術，該鄰域已經采用光互連技術用來實現200Gbps以上服務器之間的高速連接。

筆者認為GF 7大平臺的方法很符合當前的趨勢——使用chiplet來構建封裝設備，這樣能夠比使用盡可能小的節點制造的單片集成電路實現更多的功能。毫無疑問，采用GF平臺制造的chiplet將能夠與其他半導體廠商制造的其他chiplet封裝在一起。

GF的第二代GF Fotonix平臺和GF Connex組合代表了競爭不太激烈的半導體方向，相比之下，其它晶圓代工廠競相追逐的是更小的光刻尺寸。

在最近舉辦的GTS上，GF宣布成立GF實驗室，以進一步探索這些替代技術。該實驗室的任務是進一步探索新材料和設備架構，使公司能夠更好地滿足半導體客戶的多樣化需求。雖然剛剛宣布，但GF Labs已經在研究和開發通過射頻SOI(射頻硅絕緣體)和SiGe來擴展硅的能力，并將把初步嘗試擴展到電力應用的wide-bandgap領域，將目前的氮化鎵產品升級到碳化硅。

GF Labs并不打算獨自完成這些研究與嘗試。早在GF Labs成立之前，GF就與初創企業、行業聯盟、材料供應商、大學和政府機構合作，參與半導體開發項目。GF Labs將繼續之前的合作，并在這類研究方面提供一個統一的接洽點。

GF Labs宣布了幾個已經確定的合作實體，包括比利時的IMEC大學間微電子中心、德國Fraunhofer應用研究促進協會（在德國有75個研究所的研究機構）、DARPA（美國國防高級研究計劃局）、新加坡微電子研究所以及廣泛的大學合作。GF Labs生態系統成員將能夠通過GF的多項目晶圓計劃來測試他們的想法，并獲得生態系統的人才庫。根據英國皇家化學學會的說法，這是一種從硅中提取更多益處的有趣嘗試，硅是地球上僅次于氧的第二大常見元素。

GF技術、工程和質量高級副總裁GreggBartlett在GTS宣布成立GF Labs，然后出人意料地宣布要增加系統工程師，這與半導體公司通常專注于材料科學、化學、光刻和電路設計的做法大不相同。GF Labs決定需要更多的系統設計師來幫助公司更好地將整個系統集成到芯片上，以便為GF的客戶提供更好的服務。

GF Labs招聘系統工程師的舉動再次表明，該公司采納了Lindsey Buckingham和Fleetwood Mac的建議:

“You can go your own way.”

無論是在像GF這樣的全球半導體代工領域，還是身處任何其他競爭激烈的市場，這對于我們來說都是一個很好的建議！

審核編輯 ：李倩