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格芯:收回的拳头,只为更有力的打出去

时间:2018-11-05 作者:邵乐峰 阅读:
放弃7nm及以下先进制程的研发,取消成都工厂一期项目投资,两则重磅消息让全球第二大晶圆代工厂格芯一时处于舆论漩涡的中心。格芯做出这些重大决定的依据是什么?一系列放弃对格芯而言是喜是忧?日前,在2018格芯技术大会上,公司高层对此做出了详尽解释。

放弃7nm及以下先进制程的研发,取消成都工厂一期项目投资,两则重磅消息让全球第二大晶圆代工厂格芯一时处于舆论漩涡的中心。格芯做出这些重大决定的依据是什么?一系列放弃对格芯而言是喜是忧?日前,在2018格芯技术大会上,公司高层对此做出了详尽解释。

为何放弃7nm?

格芯全球销售和业务发展的高级副总裁Mike Cadigan对此回应称,公司新任CEO Tom Caulfield在今年三月上任之后所做的第一件事情,就是通过拜访客户了解他们是如何看待公司的。根据反馈,Caulfield认为格芯的客户一方面希望格芯所做的投入、投资与自身的技术发展方向一致;另一方面希望格芯在财务上保持稳健,因为“只有稳健的格芯才能满足他们未来十年的芯片生产需求。”

而从技术角度来看,Mike Cadigan认为近年来随着先进工艺的研发支出开始飙升,遵循摩尔定律所带来的投资回报正变得越来越低,这使得12纳米以下工艺节点对用户的吸引力,以及能够追随先进节点的公司数量越来越少。与之相反,绝大部分客户反而对差异化工艺表现出了浓厚的兴趣。格芯方面提供的数据显示,未来,12纳米以上节点的市场金额不但不会缩小,反而将从2018年的560亿美元上升至2022年的650亿美元。

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因此,格芯经过慎重考虑,对产品路线图进行了重新的调整和定义,在宣布中止7nm等先进工艺的研发之后,公司将把资金投入到客户需求更加迫切的物联网、IoT、5G和汽车等行业。而在这一转型过程中,FinFET、FDX、RF和Analog Mixed Signal技术成为支撑格芯差异化发展战略的四大支柱。

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下图是格芯首席技术官兼全球研发高级副总裁Gary Patton在两年前演讲时的PPT,可以看出,当时格芯的战略是致力于在先进节点演进、系统级差异化和制造技术差异化三个维度方面的积极推进。相比之下,在最新的PPT中,先进节点演进这一维度已经被删除,其它两方面成为新的发力方向。 

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Gary Patton表示,终止7nm技术并不意味着格芯对FinFET工艺的放弃。只不过,在推动FinFET工艺从28nm-14nm-12nm发展的同时,相比以往更关注晶体管微缩,格芯会更专注差异化发展,持续提升芯片性能,满足开发者需求。

众所周知,FinFET和FD-SOI一直是格芯发展的双翼。在格芯看来,FD-SOI这个拥有低功耗、低成本和高性能的工艺将和FinFET形成优势互补,前者帮助用户在芯片性能、功耗、成本之间实现平衡,后者则帮助用户实现更高性能。未来,数字射频/模拟、毫米波、eMRAM、超低功耗/超低泄露、以及反向体偏差技术,都将是FDX重点关注的领域。

22FDX是格芯最重要的技术平台之一。采用22纳米FD-SOI技术,相较于标准的28nm节点技术,裸晶尺寸可以缩小高达40%。此外,22FDX还提供第二代FD-SOI 晶体管,相比28nm降低近70%的功耗,且具有与FinFET技术类似的功耗效率。

在Gary Patton展示的路线图上,22FDX接下来会继续向12FDX工艺演进。在被问及是否会像FinFET技术一样在更小尺寸节点上面临挑战时,他表示,随着工艺节点越做越小,两种技术都会遇到一样的挑战。但目前在22nm基础之上,“我们还有很多文章可做”,12nm工艺估计在2-3年之后才会有客户流片,还比较遥远。

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射频方面,格芯会在现有半导体制造工艺基础之上引入RF CMOS、RF SOI、毫米波、SiGe PA、SiGe HP等技术,重点关注4G/5G射频前端模组中的低噪声放大器(LNA)、开关(Switcher)和调谐器(Tuner)应用,代表性技术则包括面向LTE&sub-6GHz 8SW和面向毫米波的45RFSOI工艺。目前为止,格芯硅锗PA芯片累计出货达到80亿片,使用RF SOI工艺的芯片更是高达300亿片。而在模拟混合信号AMS方面,高压CMOS、嵌入式闪存eNVM、BCD/BCD Lite、MEMS将会成为格芯未来面向消费市场的主要利器。

设立全资ASIC子公司

成立专注于提供定制ASIC业务的全资子公司Avera Semi是格芯的又一项重大决定。

在格芯的官方介绍中,Avera Semi被描述为一家“拥有无与伦比的ASIC专业知识传承,充分利用世界一流团队,在过去25年中完成了2,000多项复杂设计”的优秀公司,能够提供14/12nm以及更成熟技术的ASIC产品,同时为客户提供7nm及以下的新能力和替代代工工艺,具体业务包括:

• ASIC产品基于先进且经过验证的工艺技术(包括新建立的7nm晶圆厂合作关系)
• 丰富的IP产品组合,包括高速SerDes、高性能嵌入式TCAM、ARM®内核以及经过性能和密度优化的嵌入式SRAM
• 经过生产验证的全面设计方法,基于众多的一次成功结果,有助于降低开发成本并加快上市时间
• 先进封装选项可增加带宽,消除I/O瓶颈,减少内存面积、延迟和功耗
• 灵活的ASIC业务参与模式,使客户能够根据支持需求从经验丰富的芯片设计、方法、测试和封装团队补充内部资源

目前,Avera Semi拥有850多名员工,年收入超过5亿美元,14nm设计收入预计超过30亿美元,为客户在有线和无线网络、数据中心和存储、人工智能和机器学习,以及航空航天和国防等广泛的市场上开发产品。

Gary Patton表示,之所以要成立这样一家独资的子公司,一是希望能够通过这个独资子公司把格芯ASIC业务拓展到新的细分市场,同时也给他们新的选择,使其在12纳米以下节点能够和其他替代的厂家进行合作。未来,ASIC解决方案会整合来自于格芯ASIC团队自己研发的IP以及来自于第三方的IP,用模组模块化的形式交付给客户。

FD-SOI工艺:“西方冷,东方热”

尽管FD-SOI号称有上述诸多优势,但在一些媒体报道中,对于该工艺的生产良率、专用晶圆片价格与供应来源稳定性,还有大量生产确切时程、整体技术支持生态系统完整性,产业界仍有诸多疑虑,欧美支持者也只有ST、NXP、格芯等少数几家大厂。但在东方,尤其是在中国,情景完全不一样,无论是政府还是产业都给予了极大的支持和关注,并且认为这是一剂能够帮助中国赶上世界先进水平的良方。

那么,事实是否果真如此?FD-SOI工艺正在遭遇“西方冷,东方热”的情形?

Mike Cadigan告诉《电子工程专辑》记者,FDX平台无论从性能还是功耗方面来看,对意在提供差异化解决方案的用户来说绝对是非常不错的选择,那些已经采用FDX平台成功进行芯片设计的客户就是最好的例证。今年7月,格芯官方就曾宣布,其22nm FD-SOI (22FDX®50)技术已经获得了全球五十多家公司的设计采用,中标收入逾20亿美元,良品率达到80%-90%。

目前,有6家中国公司的8款产品用了FDX平台进行设计,包括最新宣布的云天励飞和瑞芯微电子采用格芯22FDX技术自主研发设计的AI芯片,以及芯原面向物联网应用推出基于格芯22FDX FD-SOI工艺的超低功耗BLE 5.0 RF IP。

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“FDX的发展和边缘计算的发展息息相关。”Mike Cadigan说格芯没有选择通过对FinFET技术进行“修修补补”的微调以适应边缘计算的需求,而是从一开始就决定打造一个针对边缘应用优化的全新平台,因为全耗尽FD-SOI技术实现了性能、功耗以及成本之间的优化,再结合正向体偏差和射频技术,比FinFET更为适合物联网与边缘计算。尽管后者可能会在某些低功耗应用中与SOI相竞争,但从全局来看,仍然无法与之匹敌。

成都工厂的未来

10月26日,格芯官方宣布,基于市场条件变化、近期宣布的重新专注于差异化解决方案,以及与潜在客户的商议,格芯与成都合作伙伴签署了投资合作协议修正案,将取消对成熟工艺技术(180nm/130nm)的原项目一期投资。同时,将修订项目时间表,以更好地调整产能,满足基于中国的对差异化产品的需求,包括格芯业界领先的22FDX技术。

格芯全球副总裁兼大中华区总经理白农在本刊接受采访时表示,自去年2017年面世以来,很多客户都在22 FDX进行了正式的流片,且开始有了大量的生产,随着发展,这个工艺的需求量将会持续增长,接下来,格芯会跟成都方面重新规划具体的时间表和产能。

但就目前来看,双方合作最积极的第一步将是打造FD-SOI生态系统,尤其是针对中国市场所需要的IP。“中国客户与国外大客户的需求存在差异。海外的客户很多依靠自己的研发能力把芯片设计完成,中国客户更倾向于使用第三方提供的IP和完整的设计平台,因此我们必须加速这方面的工作进度。”他说。

截至目前,FDX IP提供商的数量已经从开始时的7家增加到现在的54家,RF IP提供商也从2018年初的7家增加到现在的16家。

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针对外界流传的“格芯德累斯顿工厂产能目前都还没有完全到达100%的满载状况,不可能将产能转移到成都厂”的传言,白农回应称,FDX技术目前正处于爬坡期,德累斯顿工厂依旧需要有额外的生产能力。按照之前的规划,成都工厂第二期已经预见到会在一定的时间节点承接德累斯顿工厂的产能,只是目前还没有开始筹建成都工厂FDX的产能,但背后的驱动原因完全没有发生改变。

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