GlobalFoundries 7纳米明年量产，AMD是首批客户？

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晶圆代工厂GlobalFoundries宣布，推出7纳米鳍式场效电晶体(FinFET)制程技术，预计2018年下半年量产。

GlobalFoundries表示， 7纳米制程技术与14纳米制程相比，除面积可望缩一半，处理性能也将提升超过40%， 将可满足高阶行动处理器、云端伺服器基础设备等应用需求。

为加快7纳米量产进度，GlobalFoundries预计今年下半年首度购入两组极紫外光(EUV)光刻工具。

GlobalFoundries指出，目前7纳米已在纽约Fab8晶圆厂内做好为客户设计提供服务的准备，预计2018年下半年量产。

GlobalFoundries表示，目前正积极开发5纳米及后续技术，以确保客户能够使用最先进技术。

GlobalFoundries同时宣布，推出使用7纳米制程的特殊应用芯片(ASIC)平台，将主打资料中心、机器学习、汽车与5G等应用市场，预计2019年量产。

剑走偏锋的GlobalFoundries

GlobalFoundries收购IBM资产后，双方技术、晶圆厂、人力进行大规模的整合。已经在半导体产业有超过30年资历，之前服务IBM约8年时间的Gary Patton，在2015年7月加入GlobalFoundries担任技术长一职后，一肩扛起7纳米制程的研发重任，整合IBM资产后的GlobalFoundries发展的方向更明确，先进的FinFET制程与低成本的FD-SOI制程并进，本报特地专访Patton讲述未来GlobalFoundries发展的蓝图规划。

问：GlobalFoundries收购IBM资产后，公司有什么样的转变？

答：我过去在IBM服务8年，去年7月到GlobalFoundries担任技术长一职，感受到我们CEO在过去两年半的时间中，做了很多的改变，加上IBM在45/30/22/14纳米制程技术上都有参与，且强项一直是在服务器运算技术上，这正是半导体产业未来最需要的关键技术，双方的整合会让GlobalFoundries在技术发展上有更清楚的蓝图。

产业未来的发展从电脑、网路、手机、移动运算一路走来，看似市场已经趋近饱和，未来十年5G会是重要的成长推手，以及移动运算、物联网(IoT)、汽车电子等，尤其是网路和5G时代和资料中心要支援高效能运算，都是半导体产业发展的重点。

问：GlobalFoundries的技术蓝图朝FinFET和FD-SOI并进，可否分别谈一下两者技术的规划，先从主流的FinFET技术谈起。

答：我们的FinFET制程分为两个世代，包括14纳米和7纳米。过去我们的14纳米是和三星电子(Samsung Electronics)合作，在7纳米上我们选择不同技术，加上收购IBM资产后，我们的研发资源变广，因此决定自己开发7纳米制程技术。

之所以从14纳米直接跳到7纳米，而跳过10纳米制程，是因为我们认为10纳米对于客户的功耗、成本等帮助都有限，比较像是一个半制程世代，像是过去的20纳米一样，客户也认为10纳米表现不佳。

再者，我们听到许多客户的反馈，对于7纳米技术需求孔急，因此决定倾所有技术资源到7纳米制程上，由我亲自领军督导，细数我们7纳米的研发人员，除了GlobalFoundries既有的200人以外，还加入来自IBM约500名人员，总共有超过700名研发人员都是集中在7纳米制程研发，研发基地主要在Albany，同时在Malta也有部分研发人员，会互相整合。

根据我们内部规划，7纳米预计在2018年在年上半量产，已经公布的客户有IBM和超微(AMD)，7纳米制程的优势包括多核、高速的I/O、相对14纳米的耗电降低60%、效能提升30%、成本降低30%，同时每片晶圆产出多出一倍，同时也提供2.5D/3D封装技术服务。

问：为什么在7纳米世代上没计划导入极紫外光(EUV)技术？

答：由于EUV技术要到2019年才能成熟，但我们7纳米的主要客户要求2018年初量产，因此在该制程世代上，我们仍是沿用光学技术，而不会使用EUV技术。

严格来说，我们不确定EUV技术究竟何时能成熟，且客户也无法等待，至于三星选择在7纳米制程上提前导入EUV技术，代表我们和三星是采用不同的7纳米制程技术，但对方的状况我们并不了解。

问：除了FinFET技术之外，又推广FD-SOI技术的用意？

答：FinFET是非常好的技术，但也相对复杂且成本高，因为需要多2~4次的多重曝光程序，然而有些客户不需要这么好的产品性能，尤其是中小型的IC设计公司无法负担FinFET的昂贵光罩开发成本，不但对于成本要求敏感，又希望在效能上达到平衡，多半是物联网装置的客户，这时后，FD-SOI技术就是最合适的选择。

GlobalFoundries在FD-SOI技术上已经有两个世代的规划，首波是22FDX，其制程设计套件(PDK)0.5版在2016年第2季已完成，已经和50个客户有接触，预计第4季进入风险试产，2017年第1季量产。

22FDX与28纳米的效能相当，但功耗比28纳米HKMG制程减少70%，且单一芯片可整合RF功能，上述这些特色都非常适合物联网装置。

再者，我们的22FDX与会加入embedded MRAM技术，其中的MRAM来自于存储器供应商EVERSPIN；会在22纳米制程世代上加入embedded MRAM技术，是因为embedded Flash从28纳米制程后会有瓶颈，因此用embedded MRAM取代，未来在FinFET也会用MRAM技术，包括12FD-SOI也会用。

另外，我们也开始第二代的FD-SOI技术的开发，称为12FDX，预计12FDX技术会在2019年量产。从这样的规划可看出我们在技术选择上不走20/10纳米，而是走22/12纳米FD-SOI，是为了减少2~4次的曝光，可降低光罩成本。

12FDX相较于16/14纳米FinFET制程可减少50%功耗，相较于22FDX制程是完成的世代制程微缩，相较于10纳米FinFET制程减少40%光罩。

目前大陆IC设计客户对于FD-SOI技术的接受度十分高，未来GlobalFoundries会是全球FD-SOI技术当中，主要的核心供应商。

问：你们14纳米制程已经开始出货，进度如何？

答：我们的14纳米制程已经在2015年第4季进入量产，拥有超过30个客户，出货上百个units，包括数十种产品，同时提供晶圆代工和ASIC给客户使用。

问：GlobalFoundries也类似台积电的OIP有自己的生态系统，可否谈一下此部分？

答：我们的生态系统圈称为FDXcelerator，目的是缩短产品问世的时间，伙伴们有益华电脑(Cadence)、Synaptics、芯原(Verisilicon)、Invecas、Encore Semi等。

问：怎么看与台积电、三星、英特尔等同业的竞争态势？

答：走到7纳米制程技术世代，全球只剩下四家半导体厂可以供应，就是GlobalFoundries、台积电、三星、英特尔，但其中只有两家是纯晶圆代工厂，我们非常看重7纳米制程技术，认为这会是半导体产业非常重要且长寿的制程世代，而且我们已经有客户在手，彼此配合研发，对于7纳米制程技术世代的竞争，我们深具信心。

台积电、三星、Intel和GlobalFoundries的7nm工艺异同

半导体研究机构ICinsights于2017年3月3日公告中指出，2017年有11家半导体厂资本支出预算超过10亿美元，占全球半导体产业总合的78%。而2013年，全球仅有8家半导体厂资本支出预算超过10亿美元水平。前十大厂有两家今年资本支出成长在两成以上，分别是英特尔的25% 与格逻方德的33%。

（1）英特尔的做法

为了进一步发展生产制程，英特尔将在2017年建立一座7纳米nm制程的试验工厂。该实验工厂将会测试7nm芯片生产制程。不过，虽然英特尔并未提及会在何时开始这种制程芯片的量产，外界认为至少在未来2到3年内不会实现。

英特尔表示，7nm制程将为芯片带来更大的设计变化，使其体积变得更小，也更为节能。英特尔计划使用奇特的III-V材料（比如氮化镓）来进行芯片生产，在提高性能速度的同时也达到更长续航能力。同时，他们将会在生产中引入极紫外线（EUV）工具，来协助进行更加精细的功能蚀刻过程。

按照英特尔原来的“工艺、架构、优化” 等三步骤来进行规划，7纳米制程的处理器原本最快应在2020年出样，2021年发货。事实上，根据业内推测，这些7nm的处理器不太可能在6到7年为问世。

（2）GlobalFoundries的做法

GlobalFoundries去年因产能闲置，资本支出大减62%。格逻方德已决定跳过10nm，直接挑战7纳米制程，预料今年绝多数资本支出将用于采购新设备与技术研发。

此外，GlobalFoundries在发展7纳米的同时把注意力放到了实际应用上：22nm FD-SOI（全耗尽型绝缘层覆硅）制程生产线，产品将能广泛运用于行动终端、物联网、汽车电子等领域。

在物联网浪潮下，FD-SOI技术也日渐受到重视。与FinFET相比，FD-SOI基板虽然较贵，但在掩模数量与制造工序比FinFET要少一些，降低部分光罩成本也缩减了制造时间，在技术上比FinFET更适合类比/混合讯号以及RF，FD-SOI还具备了低功耗的优势，因此，不少人认为FD-SOI将是物联网较佳选择，或能与FinFET互补。

该企业2015 年推出的22nm FD-SOI平台后，在去年9月进一步发表新的12nm FD-SOI技术。新一代12纳米FD-SOI产品，估计2018年底将于德国Dresden Fab 1投产，2019年将22纳米FD-SOI生产重心转移至成都新厂。

（3）台积电和三星的做法：

在2017年ISSCC（International Solid-State Circuits Conference，国际固态电路研讨会）上，台积电5篇论文获选（美国台积电1篇），2篇论文为类比电路领域，记忆体电路设计则有3篇。

业界认为，台积电将领先业界在大会上发表7纳米FinFET技术。揭示迄今最小位元数SRAM在7nm FinFET的应用，验证0.027μm2 256Mbit SRAM测试芯片在7纳米制程下，能大幅提升手机、平板电脑中央处理芯片运算速度，同时满足低功率需求。

台积电、三星通常以SRAM、DRAM来练兵，先从记忆体下手，当良品率提升到一定程度再导入逻辑产品。台积电先前预估10纳米年底量产、7nm最快2018年第一季生产。

三星在10月初抢先台积电宣布10纳米量产，市场近期传出台积电7纳米最快在明年2017就可试产，4月接单。三星在7nm就引进极紫外光微影设备，并预计2017年年底7nm量产。

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