2年前的官宣让格芯走上了一条什么道路？

当台积电在领先工艺上享受主角光环的时候，格芯经过2年的布局和深耕，已经在特色工艺领域渐入佳境2018 年8月，全球晶圆排名第三的格芯(GLOBALFOUNDRIES)的一则官方宣布震惊了业界：格芯宣布为支持公司战略调整，格芯将搁置7纳米FinFET项目，并调整相应研发团队来支持强化的产品组合方案。一大部分顶尖技术人员将被部署到14/12纳米FinFET衍生产品和其他差异化产品的工作上。简单地说：就是 ，哥以后不跟着台积电玩了，哥要走特色工艺去了。这个官宣宣告格芯将正式开启特色工艺服务之路；这个官宣发布后，舆论大哗 ，很多媒体开始唱衰格芯如今，2年过去了
格芯在特色工艺领域状况如何？ 四个字渐入佳境！

在最近格芯召开的2020在线技术大会上，格芯中国区总裁及亚洲业务发展负责人Americo Lemos在接受电子创新网等媒体采访时透露格芯在特色工艺领域稳步前行，目前格芯有5家200mm晶圆厂 和5家300mm晶圆厂，格芯提供的工工艺节点从300nm延伸到12nm，以格芯位于德累斯顿的Fab1为例，它提可以提供22FDX、28SLP、40/45/55NV以及BCDLite工艺服务，格芯计划在2020/2021年每年的晶圆开工量在40万到50万片之间，并对Fab1进行扩产。
目前，格芯的22FDX节点生产的芯片出货量已超过3.5亿颗，实现了45亿美元营收，很多领先的人工智能芯片、可穿戴类芯片都采用这个工艺。此外，格芯在硅光领域也进行了布局，还有，在SOI工艺领域格芯也收获颇丰，格芯有超过250家客户，其中很多是重量级半导体大客户，中国的紫光展锐、瑞芯微、复旦微等都是格芯的客户。有媒体预测未来几年格芯晶圆产能有望翻倍到90万~100万片！届时，格芯在差异化特色工艺领域将有望引领市场。
为发展特色工艺，格芯创建了三个战略业务部门，即汽车、工业和多市场战略业务部(AIM)、移动和无线基础架构部(MWI)以及计算和有线基础架构部(CWI)。格芯估计，在这些市场中，约有470亿美元的晶圆厂业务可以通过12nm或以上技术节点领域的解决方案来解决。其中，AIM业务占240亿美元，MWI和CWI分别占150亿美元和80亿美元。

AIM市场包含物联网等应用，物联网由环境中感知、存储和传输数据的联网设备组成。汽车应用也属于这一细分市场，支持先进的驾驶员辅助系统、汽车雷达、动力系统控制等各种功能。在MWI市场，5G无线通信的出现是一个关键驱动因素。其低延迟率和极快的数据传输速度有望实现通用移动连接，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会高达一万亿台。
CWI领域的发展也受到云计算和人工智能/机器学习爆炸式增长的推动。这些市场不过分追求高级工艺而是需要能优化功能的成熟平台。市场需要针对特定应用量身打造的其他类型的创新技术。格芯称它们是特定领域解决方案，而这正是格芯的专长所在。以物联网应用为例，典型的物联网设备包括具有模拟接口的传感器、用于编码和数据存储的存储器、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，另外可能还有电池和电池接口。大多数情况下，这些设备可能处于休眠模式，需要超低功耗，但一旦被信号唤醒，设备必须立即切换到高性能模式，以便在存储器中获取或存储数据，处理数据，然后传输或接收数据。



格芯的特色工艺


在本次2020在线技术大会上，格芯CEO Tom Caulfield发表了主题演讲，他表示过去两年间，格芯重建了自己在半导体行业的定位。 “GF将战略重心转向成为一个创新型的领导者， 为广泛的细分市场提供功能丰富的差异化解决方案。”他自豪地宣布。

他以智能手机为例--每年全球智能手机出货量超过13亿，但其中需要高级工艺的只有处理器，其他并不需要高级工艺，这都是格芯的菜。“ 格芯为手机生产了许多具有关键功能芯片，如射频模组，调谐器、低噪放、功放、射频开关等，以及NFC芯片，嵌入式存储等。”他举例说。“实际上，手机的触摸屏芯片、电源管理IC 、摄像头传感器、ISP等等都是格芯专注的领域 。 ”Americo Lemos补充说，“格芯55 BCDLite解决方案的出货量已经超过30亿颗，目前市场上7款领先的高端智能手机中就有5款采用了该解决方案。”

格芯全球销售高级副总裁Juan Cordovez解释说55 BCDLite专业解决方案建立在格芯成熟的55nm平台上，并经过了优化，可在0.9V至30V的电压范围内工作，并为移动音频应用提供出色的音频放大器性能。55BCDLite解决方案对低功耗逻辑、出色的低漏源极导通电阻和先进的电源监控进行了微调，能够提供出色的音质，延长电池寿命，提高集成度和面积效率，并支持嵌入式存储器功能。

据他介绍，除音频放大器之外，格芯客户还利用55 BCDLite的出色性能和小尺寸，用于其他电源管理应用，包括蜂窝和Wi-Fi功率放大器、电池充电的接口和验证、音频触觉等。据他介绍，格芯55 BCDLite建立在格芯180 UHV、180 BCDLite、130 BCD和130 BCDLite产品的成功经验基础上。依托于强大的IP生态系统和广泛的晶圆厂后端交钥匙服务，所有这些解决方案都支持高效的产品开发，并以经济高效的价格，集成多种功能和电压范围广泛且出色的功率设备。




FDX22进入收获期

全耗尽型绝缘体上硅（FD-SOI）是一种平面工艺技术，它依赖于两项主要技术创新。首先，在衬底上面制作一个超薄的绝缘层，又称埋氧层。然后，用一个非常薄的硅膜制作晶体管沟道。因为沟道非常薄，无需对通道进行掺杂工序，耗尽层充满整个沟道区，即全耗尽型晶体管。这两项创新技术合称“超薄体硅与埋氧层全耗尽型绝缘体上硅”，简称UTBB-FD-SOI。

从结构上看， FD-SOI晶体管的静电特性优于传统体硅技术。埋氧层可以降低源极和漏极之间的寄生电容，还能有效地抑制电子从源极流向漏极，从而大幅降低导致性能下降的漏电流。FD-SOI在低功耗高性能方面实现了均衡，几年前，格芯和三星、ST一起布局这个技术，推出22FDX平台，并和合作伙伴如芯原微电子、Soitec等一起打造FD-SOI生态，如今，付出没有白费，格芯在FD-SOI领域开始进入收获期。Juan Cordovez表示格芯22FDX中标金额高达45亿美元，这个工艺已经在人工智能、可穿戴等领域获得大量订单。

另外，FD-SOI工艺其实还有一个非常突出的有别于FinFET工艺的特点，就是体偏置技术--当衬底的极性为正，即 “体正偏”，简称FBB时，晶体管的开关速度更快。FBB是一个易于实现的极其有效的性能和功耗优化方法，可在晶体管开关期间动态调制FBB信号，这为设计人员优化性能和功耗带来极大的灵活性，当性能是优先考虑时，可以将电路设计得更快；否则，可以将电路设计得更节能。格芯目前已经打造了成熟的支持自适应体偏置(ABB)的生态，设计公司可以从多家IP供应商处获得更深入的FDX IP库，包括带有工艺、电压、温度和体偏置表征的库和存储器，如面向汽车应用的Synopsys、面向物联网CryptoIsland™安全性的ARM，以及来自芯原的IP等等。

格芯的合作伙伴Dolphin Design2019年开发出了IP和测试芯片，可支持FDX平台上的自适应（正向或反向）体偏置(ABB)（正向偏置降低阈值电压以提高性能，而反向偏置则提高Vt以降低漏电流）。
格芯表示利用体偏置来补偿工艺。仅此一项，就可以使设计性能提高多达30%！目前，人工智能应用炙手可热，但是人工智能技术存在功耗瓶颈--需要大的算力就要付出高功耗的代价，格芯的FDX平台正好可以做很好的平衡。无论是基于FinFET的12LP (12nm FinFET)平台和12LP+解决方案，还是基于全耗尽型SOI的平面22FDXTM (22nm FD-SOI)平台都可以满足客户的需求。特别地，对于开发“即时开启或永远在线”人工智能应用客户来说，22FDX的eMRAM产品具有很强的优势，可帮助客户实现高密度和非易失性。