Когда GlobalFoundries отказалась от разработки передовых узлов в 2018 году, она также отменила разработку своей технологии производства FinFET класса 7 нм, которую она совместно разрабатывала с IBM. Примерно через восемь лет GlobalFoundries вернулась с производственным процессом класса 7 нм, но на этот раз узел основан на планарных транзисторах и полностью обедненном кремнии на изоляторе (FD-SOI). Он предназначен для автомобильной промышленности, периферийных ИИ-систем, промышленного применения, робототехники, датчиков и других устройств, где низкое энергопотребление, высокая интеграция и экономическая эффективность имеют приоритет над максимальной производительностью.
“Мы рады, что GlobalFoundries объявила о своем узле FD-SOI нового поколения с ‘однозначными нанометрами’, основанном на технологии, которую CEA-Leti развивает десятилетиями”, — заявил Себастьен Дове, генеральный директор CEA Leti. “Через пилотную линию FAMES CEA-Leti продолжает формировать будущую европейскую дорожную карту для FD-SOI и ежедневно работает над продвижением его внедрения в широком спектре приложений”.
Новая технология производства от GlobalFoundries называется FDX Fusion, и она обещает ‘цифровую производительность’ класса 7 нм (неоднозначное заявление, мы постараемся интерпретировать его позже) и более чем удвоенную плотность транзисторов по сравнению с оригинальным процессом 22FDX, представленным примерно в 2015 году. Для достижения поставленных целей первое поколение FDX Fusion будет сочетать инновации в SOI-подложках, транзисторных структурах и межсоединениях бэк-энд уровня, хотя следует помнить, что GF не раскрыла размеры транзисторов, шаг затвора, минимальный шаг металлизации или фактическую плотность транзисторов. GF планирует запустить производство чипов на FDX Fusion на своем предприятии в Дрездене, Германия, в 2028 году, что ознаменует ее возвращение к разработке значительно более совершенных производственных процессов FD-SOI после многолетних усилий по улучшению существующей платформы класса 22 нм.
Помимо улучшенной ‘цифровой производительности’, FDX Fusion будет поддерживать RF-транзисторы с fT/fmax до 0,5 ТГц, аналоговые и смешанные схемы, встроенную энергонезависимую память и возможности вычислений в памяти. Это сочетание предназначено для создания высокоинтегрированных чипов, которые могут обрабатывать информацию с датчиков, выполнять рабочие нагрузки ИИ-инференса, управлять внешними устройствами и беспроводным образом обмениваться данными без необходимости использования множества отдельных ИС. GF также намерена предоставить процессорные IP на базе архитектур MIPS, ARC и RISC-V для ускорения разработки таких продуктов.
Тем не менее, основным преимуществом FDX Fusion является не столько ‘цифровая производительность’ класса 7 нм и высокопроизводительные процессорные IP, сколько способность объединять относительно мощную цифровую логику с RF, аналоговыми и смешанными схемами, встроенной энергонезависимой памятью и возможностями вычислений в памяти на одном чипе. Это сочетание — причина, по которой GloFo называет технологию производства FDX Fusion — может позволить создавать высокоинтегрированные SoC, которые в противном случае потребовали бы нескольких чипов, изготовленных по различным технологиям производства, что означает дополнительные затраты на проектирование (tapeout), а также энергопотребление.
GlobalFoundries заявила, что планирует поставить первые демонстрационные кремниевые образцы для оценки заказчиками в начале 2027 года, за которыми последует первый комплект для проектирования процессов (PDK) в середине 2027 года. Компания уже сотрудничает с несколькими заказчиками по этой технологии, хотя и не назвала конкретные продукты или объемы производства. В частности, GF упомянула в своем пресс-релизе, что BMW, Bosch, Infineon, NXP, Siemens и Tesla выразили заинтересованность в FDX Fusion, хотя только Infineon конкретно подтвердил сотрудничество по будущим технологиям класса 7 нм для радаров и беспроводной связи.
Анонс GlobalFoundries представляет собой значительное развитие дорожной карты FD-SOI для GF. Компания представила 22FDX в 2015 году и анонсировала его преемника 12FDX в 2016 году, который обещал производительность, сопоставимую с 10 нм FinFET, полномасштабное улучшение плотности и снижение энергопотребления до 50%. Первые проекты клиентов 12FDX ожидались в 2019 году, но технология так и не была внедрена для коммерческих продуктов. Вместо этого GF сосредоточилась на улучшениях 22FDX и, в конечном итоге, на внедрении 22FDX+ (примерно в то время, когда Samsung представила свой 18FDS+), с дополнительными возможностями для RF, встроенной памяти и приложений с низким энергопотреблением. Интересно, что 12FDX все еще входил в дорожную карту инвесторов GF в 2022 году.
Таким образом, FDX Fusion может представлять собой реализацию первоначальных амбиций GF по масштабированию FD-SOI за пределы класса 22 нм, хотя компания не объяснила, включает ли новая технология разработки из ее предыдущей программы 12FDX. Между тем, CEA-Leti, которая годами проводит исследования в области передовых технологий FD-SOI, описывает FDX Fusion как узел FD-SOI с однозначными нанометрами. Тем не менее, заявление GF о ‘цифровой производительности’ класса 7 нм не обязательно подразумевает сопоставимые размеры транзисторов или плотность интеграции.
С точки зрения отрасли, FDX Fusion может предоставить альтернативу передовым FinFET и, возможно, даже процессам gate-all-around для приложений, требующих достаточно мощной цифровой логики наряду с RF, аналоговыми и встроенными запоминающими устройствами. Такая интеграция может снизить сложность системы и энергопотребление, особенно в периферийных ИИ-устройствах, где энергоэффективность и реакция в реальном времени имеют решающее значение.
Возможно, что более важно, эта технология может предоставить европейским разработчикам полупроводников доступ к более совершенному локально производимому процессу без зависимости от передовых фабрик в Азии или США.
Однако коммерческий успех FDX Fusion будет зависеть от его фактической производительности, плотности, производственных затрат и доступности конкурентной экосистемы проектирования, причем последнее, возможно, является самой сложной частью, учитывая отсутствие комментариев от ведущих разработчиков средств автоматизации электронного проектирования (EDA) и IP.
Когда GlobalFoundries заявляет о ‘цифровой производительности’ в 2 раза выше, сопоставимой с технологиями класса 7 нм, она не раскрывает, имеет ли она в виду скорость переключения транзисторов, производительность стандартных ячеек, достижимую рабочую частоту или что-то еще. Кроме того, компания обещает более чем удвоенную плотность логики по сравнению с технологией FDX первого поколения, хотя фирма не раскрывает никаких фактических цифр. Следовательно, неясно, как FDX Fusion будет конкурировать с устоявшимися технологиями FinFET класса 7 нм, которые предлагают зрелую плотность дефектов и выход годных, обильное предложение, устоявшуюся экосистему проектирования и предсказуемое ценообразование среди прочего, с точки зрения плотности транзисторов, производительности, энергопотребления и производственных затрат. Хотя комментарий CEA-Leti кажется многообещающим, фактические цифры всегда лучше.
Сам факт того, что запланированное на 2028 год внедрение FDX Fusion от GF произойдет примерно через девять лет после первоначально ожидаемых первых проектов 12FDX, иллюстрирует значительные технологические и/или финансовые трудности, связанные с разработкой FD-SOI за пределами поколения 22 нм. Таким образом, хотя инициатива GlobalFoundries FDX Fusion, безусловно, выглядит многообещающей, еще предстоит увидеть, как это отразится на контрактном производителе чипов и его клиентах.
На данный момент список сторонников из автомобильного и промышленного секторов — BMW, Bosch, Infineon, NXP, Siemens и Tesla — безусловно, выглядит многообещающим. Но как насчет других приложений? В то время как устоявшиеся полупроводниковые компании, такие как Infineon и NXP, уже обладают обширными портфелями процессорных IP, небольшие бесфабричные разработчики могут выиграть от процессорных ядер MIPS и ARC от GF, опыта RISC-V и возможностей проектирования заказных чипов, что может существенно снизить стоимость и сложность разработки специализированных SoC. Тем не менее, чтобы привлечь более широкий круг разработчиков чипов, GlobalFoundries потребуется зрелая экосистема инструментов EDA, библиотеки стандартных ячеек, компиляторы памяти, IP-интерфейсы и другие проверенные кремниевые строительные блоки. Это те вещи, которые GlobalFoundries не затронула в своем пресс-релизе.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Anton Shilov
