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      【原創】羨煞旁人,格芯22FDX平臺累計獲得75億美元營收!

      作者:張國斌

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      加州大學伯克利分校的胡正明教授曾發明兩個給半導體硅工藝續命的技術,一個是大家熟悉的FinFET(鰭式場效應晶體管)工藝,一個是大家正在熟悉的FD-SOI工藝(全耗盡型絕緣體上硅),這兩個工藝技術一個主打高性能,一個主打低功耗,成為替代體硅CMOS(Bulk CMOS)工藝的完美演進工藝路線,幾年前,我曾經數次撰文希望國內晶圓代工廠不要只盯著FinFET工藝,也要關注FD-SOI工藝--這個工藝將在物聯網時代大放異彩(有興趣的可以看看這篇被中科院微電子所轉載我的《“芯”無遠慮,必有近憂 ----FD-SOI與FinFET工藝,誰將接替Bulk CMOS?》一文,想了解詳情的可以點擊這個鏈接:

      http://www.ime.cas.cn/icac/learning/learning_2/202007/t20200723_5643663....),相比FinFET工藝有臺積電英特爾這些大廠在引路,FD-SOI有點“養在深閨無人識”的感覺,主要ST、三星、格芯、芯原微電子、Soitec等公司在推動,生態系統需要一點點構建,由于各種各樣的原因,國內無一家晶圓去發展這個工藝,現在,一直深耕這個工藝的格芯終于品嘗到了收獲的快樂,在近日格芯GTC大會媒體會上,格芯透露其基于FD-SOI工藝的22FDX+平臺累計獲得75億美元訂單!這個工藝的訂單比中國晶圓代工廠老大中芯國際全年的營收還要高出20億美元!聽到這個消息 ,我羨慕地要流口水!怪不得英特爾300億美元收購格芯被格芯拒絕了,顯然低估了格芯的價值嘛。

      據格芯介紹,格芯22 FDX平臺涵蓋的產品非常廣泛,接到的訂單5G毫米波產品,汽車RF產品,以及IoT、WiFi 5、WiFi 6等,還有智能音頻系統,OTT、消費電子處理單元,這也說明了FD-SOI確實有非常廣泛的適用性。

      最近格芯漸入佳境,就在GTC大會召開前格芯再從高通接到大單--格芯(GF)與高通技術公司子公司Qualcomm Global Trading PTE. Ltd.宣布,雙方將延續在射頻領域的成功合作,繼續攜手打造5G多千兆位射頻前端產品,讓新一代5G產品能夠以小巧的外形尺寸提供用戶所期望的高蜂窩速度、出色覆蓋范圍和優異能效。?

      高通高級副總裁兼射頻前端業務總經理Christian Block表示:“隨著5G領域對射頻前端產品需求的不斷增加,穩健的低功耗半導體解決方案至關重要。我們與格芯的合作,以及格芯在射頻專用、功能豐富的晶圓廠解決方案方面的領導地位,有助于確保我們能夠滿足先進5G產品的高性能要求?!?

      01
      格芯眼中的半導體制造新趨勢

      3年前的2018年8月,格芯宣布將擱置7納米FinFET項目,將一大部分頂尖技術人員部署到14/12納米FinFET衍生產品和其他差異化工藝上,這個決定已經產生了積極的效果。

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      在媒體會上,格芯中國區銷售總經理?Gary Wang?表示半導體行業已經發生重大轉變,從一個高度以計算為中心的世界,轉變為一個更加普及、多維、物聯網的世界。半導體行業花了50年的時間才增長5000億美元,而現在,它需要在未來的十年內實現同樣的增長,這個增長的速度就(需要)加快5倍。

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      “2021年,全球晶圓廠收入中有650億美元來自12nm及更大節點,占市場的73%。而大約73%的晶圓廠收入與移動、物聯網和汽車等高增長市場有關,而傳統的以計算為中心的模式,遵循摩爾定律和個位數納米微縮,僅占半導體收入的27%?!彼赋?,“半導體制造業的創新是要讓芯片變得更智能,而不僅僅是更小?!?/span>

      他分享了格芯最近的三個戰略重點:

      第一,格芯正在投資60多億美元為全球客戶增加產能,其中包括新加坡40億美元,美國和德雷斯頓各10億美元,他表示格芯正通過一種新的經濟模式來實現這一目標?!罢缥覀兯f,我們行業的模式正在重新定義,它將基于半導體制造商和客戶之間深厚的長期合作伙伴關系和共同投資。我們希望確保其戰略供應,和主權安全的地方以及國家政府的投資和合作?!彼忉屨f。

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      第二,格芯與客戶的協作?!拔覀兙砥鹦渥硬⒓绻ぷ?,了解他們的需求,以便我們能夠提供解決方案,幫助他們解決最大的設計挑戰。在GTC峰會上,我們合作的許多公司將討論我們如何合作,推動創新。這包括Qorvo的首席執行官,他談到了我們的在5G領域的合作以及Qorvo在這領域的創新工作。我們還將與大眾集團首席采購官向汽車行業提供技術和供應鏈創新所需的合作進行交談?!彼麖娬{,“第三,我們相信半導體制造業的創新是讓芯片變得更智能,而不僅僅是更小。我們與客戶密切合作,共同開發和制造功能豐富的解決方案,為許多不斷增長的市場提供至關重要的領先性能。與以計算為中心的芯片不同,功能豐富的芯片支持觸摸屏、流媒體電影和安全支付等特定功能,新一代芯片將要求更高的安全性和更低的功耗,進而它們賦能我們的客戶推動創新。格芯創新和半導體制造專業知識使這成為可能?!?/span>

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      他強調格芯專注于客戶最關心的市場,包括智能移動設備、家庭和工業物聯網、通訊基礎設施和數據中心、汽車和個人計算在內的高增長終端市場。格芯不以節點和晶體管尺寸來談論業務,而是以終端市場解決方案來談論業務,與產品要求相一致。

      “為了解決廣泛的應用和終端市場,我們正在重新定義創新和半導體制造,為模擬、混合信號、電源、嵌入式儲存器跟光子開發豐富的功能結合。今天,我們宣布推出新的解決方案、功能和能力,以推動5G、音頻、圖像和量子計算和下一代汽車領域的下一波創新?!彼赋?。

      02
      格芯的創新解決方案

      格芯推出的創新解決方案涵蓋智能移動設備、數據中心、物聯網和汽車芯片等。

      在智能移動設備方面,已經有1000億臺設備采用了格芯的技術:格芯宣布推出新一代5G和Wi-Fi 6/6e手機與智能設備所需的先進功能組合。?格芯的RF-SOI Sub 6GHz解決方案包含新的功能,使芯片設計人員現在可以提供更強大的5G連接,減少盲區,從而增加通話、游戲和觀看流媒體的時間,并且單次充電工作時間更長。?格芯FDX-RF解決方案包含新的功能,可為5G毫米波設備提供更可靠的連接和更多的聯接體驗。?

      格芯Wi-Fi解決方案現在包含新的增強型RF和功率放大(PA)功能,使Wi-Fi 6和6e芯片設計人員可以為支持Wi-Fi的新一代產品提供更高性能、更強大的Wi-Fi連接,從而擴大信號覆蓋范圍并增加連接數量。

      在顯示解決方案方面,包含的新功能有使顯示驅動器IC設計人員能夠在OLED顯示屏上支持可變刷新率,以便為游戲提供超快刷新率,從而提高沉浸感,并在瀏覽時提供較慢的刷新率,以便節省電池電量。?

      在音頻解決方案方面,包含新的功能和非易失性存儲器選項,使音頻放大器設計人員能夠提供更逼真的音質,并顯著減少噪聲或失真,從而帶來清晰的播放和通話音頻。?

      在圖像解決方案方面,包含新的功能有使圖像傳感器設計人員能夠實現分辨率大于2億像素且具有高動態范圍、慢動作和較低功耗的堆疊CMOS圖像傳感器,從而打造新一代的智能手機攝像頭。

      針對數據中心格芯發布了一個新的平臺和功能,可以實現更高的功率和能源效率,用以擴大了其硅光制造的領先地位。格芯在硅光領域已經有15年的積累,格芯的硅光解決方案在全新格芯45nm硅光平臺上可提供,該新平臺已通過關鍵的技術里程碑,并且將在2022年第一季度獲得完整技術認證。該單晶片平臺將射頻CMOS和光學元件結合在同一芯片上,包括一項創新的新功能,即300毫米晶圓技術中的第一個微環諧振器(MRR)光學元件。格芯已經在新平臺上與領先的客戶和合作伙伴進行合作。?

      在物聯網領域:針對物聯網的格芯微顯示解決方案包括優化和提高處理速度、減少漏電的新功能,并提供增強的像素驅動程序功能,以實現更小、更輕的增強現實(AR)眼鏡,并延長單次電池充電使用時間。

      在汽車芯片方面,格芯宣布推出的22FDX平臺在德國德累斯頓的Fab 1已通過Grade 1一級的自動駕駛認證,能夠幫助客戶縮短產品上市時間。格芯已宣布在德累斯頓投資10億美元,并將額外投資50億美元用于擴大全球產能。針對目前全球汽車芯片短缺問題,格芯表示相比于2020年,2021年的格芯提供給汽車的晶圓已經增長了一倍以上,格芯在持續提高產能來解決汽車的晶圓供應不足的問題。

      背景知識:FD-SOI工藝小知識

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      FD-SOI其實還是一種平面工藝技術,依賴于兩項主要技術創新。首先,在襯底上面制作一個超薄的絕緣層,又稱埋氧層。其次是用一個非常薄的硅膜制作晶體管溝道。因為溝道非常薄,無需對通道進行摻雜工序,耗盡層充滿整個溝道區,即全耗盡型晶體管。這兩項創新技術合稱“超薄體硅與埋氧層全耗盡型絕緣體上硅”,簡稱UTBB-FD-SOI。

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      從結構上看, FD-SOI晶體管的靜電特性優于傳統體硅技術。埋氧層可以降低源極和漏極之間的寄生電容,還能有效地抑制電子從源極流向漏極,從而大幅降低導致性能下降的漏電流。
      FD-SOI還具有許多其他方面的獨特優點,包括具有背面偏置能力,極好的晶體管匹配特性,可使用接近閾值的低電源電壓,對輻射具有超低的敏感性,以及具有非常高的晶體管本征工作速度等,這些優點使得它能工作在毫米波頻段的應用中。下圖是FD-SOI和FinFET工藝的對比。

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      要了解更多FD-SOI工藝技術可以參看《FD-SOI:萬事俱備,只欠IP?

      注:本文為原創文章,未經作者授權嚴禁轉載或部分摘錄切割使用,否則我們將保留侵權追訴的權利!

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