GlobalFoundries格羅方德的“feature-rich”節(jié)點(diǎn)到底是什么意思？

在福特最近的財(cái)報(bào)電話會議上，福特CEO Jim Farley解釋說，福特選擇GlobalFoundries（GF）作為其半導(dǎo)體供應(yīng)商，而不是臺積電，出于兩個(gè)目的。福特正在尋求確保其汽車芯片的充足供應(yīng)。該公司還尋求開發(fā)“feature-rich”的芯片和節(jié)點(diǎn)，以支持汽車行業(yè)。

很明顯，第一個(gè)目標(biāo)是管理福特的供應(yīng)鏈。但對于第二個(gè)目標(biāo)，福特和GF所說的“feature-rich”到底是什么意思呢？
“feature-rich的節(jié)點(diǎn)”與“傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)”的含義相同嗎？答案是肯定的。

但如果feature-rich的芯片是基于傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的，那么這兩家公司的研發(fā)計(jì)劃是什么呢？這就需要更詳細(xì)的解釋。

2018年夏天，GF停止了領(lǐng)先制造技術(shù)的開發(fā)，并停止了所有7nm制造工藝的工作。自從退出無休止的工藝節(jié)點(diǎn)的激烈競爭以來，GF就把自己逼到了墻角。一方面，GF說它可以為大多數(shù)不需要更精細(xì)的處理節(jié)點(diǎn)的芯片提供足夠的產(chǎn)能，這是一件好事。但它輸?shù)袅艘粓龉娬J(rèn)知之戰(zhàn)，在這場競爭中，需要更精細(xì)節(jié)點(diǎn)的CPU和GPU吸引了所有眼球。GF并不是這個(gè)市場的參與者。這使得行業(yè)傾向于認(rèn)為GF是一個(gè)固守舊技術(shù)的代工廠。

GF副總裁兼汽車產(chǎn)品線總經(jīng)理Kamal Khouri表示，我也很遺憾稱GF的節(jié)點(diǎn)為“傳統(tǒng)”節(jié)點(diǎn)，并沒有過多考慮它們。在AMD時(shí)，Khouri曾是一個(gè)追求在最好的工藝節(jié)點(diǎn)上構(gòu)建最快芯片的狂熱者。如今，在GF，Khouri有了不同的想法。

他說：“當(dāng)然，你可以把它們（非7nm或以下的節(jié)點(diǎn)）稱為傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。但汽車、物聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)中使用的許多芯片都具有極其重要的功能，某些200nm工藝的芯片，如果少了它們便無法正常工作。”

縮小節(jié)點(diǎn)的后果

Khouri說，縮小一個(gè)節(jié)點(diǎn)會影響芯片的成本和功能集。

首先，會出現(xiàn)一個(gè)臨界點(diǎn)，即轉(zhuǎn)移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的預(yù)期降本不再適用。Khouri說：“當(dāng)你開始縮小到20nm以上時(shí)，節(jié)省10%或20%成本的經(jīng)濟(jì)效益就消失了，因?yàn)樵谶@些節(jié)點(diǎn)上的生產(chǎn)成本變得非常高。”

其次，隨著幾何尺寸的縮小，設(shè)計(jì)師能夠從一個(gè)節(jié)點(diǎn)帶到下一代的功能開始減少。想象一個(gè)SoC或一個(gè)微控制器連接到一個(gè)泵或電機(jī)，或一些在芯片控制下的物理設(shè)備。Khouri指出，這些設(shè)備通常需要在3V或5V電壓下工作。但一個(gè)7nm晶體管不能處理足夠的電流來驅(qū)動泵或電機(jī)。這是一個(gè)功能開始下降的時(shí)候。

這同樣適用于手機(jī)需要更好連接的射頻輸出。在手機(jī)中，大量設(shè)備需要傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、觸摸屏……所有這些功能都需要高電壓。當(dāng)傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)提供功能沒有下降時(shí)，這就是GF所說的feature-rich的意思。

傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)上有什么創(chuàng)新？意識到這一點(diǎn)，福特和GF都談到了投資創(chuàng)新“feature-riche節(jié)點(diǎn)”。但是，到底是什么方面的研發(fā)呢？

Khouri舉了電池管理的例子。他說：“BMS是一套新的SoC、傳感器和電子設(shè)備，監(jiān)測電池的充放電和其他功能。”

這些系統(tǒng)需要在12V及以上的電壓下工作，因?yàn)樗鼈兣c12V電池系統(tǒng)連接。

而電動車的電池一般是400V，也有一些新車型甚至是800V。管理這些系統(tǒng)的芯片監(jiān)控電源，以便所有電池都以同樣的方式充放電。Khouri解釋說：“芯片中必須有數(shù)字邏輯，有一些智能，也許在未來會有AI。”

然而，首要的任務(wù)是芯片必須能夠處理高電流和高電壓。

能夠處理這種電壓負(fù)載的晶體管必須在130nm制造。然而，在15年前設(shè)計(jì)的130nm節(jié)點(diǎn)并不是為汽車設(shè)計(jì)的。Khouri說：“為了解決這個(gè)問題，我們知道如何用非易失性RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯。所以現(xiàn)在我們研究了一項(xiàng)15年前的技術(shù)提高了晶體管的穩(wěn)定性，使它們達(dá)到車規(guī)級，這樣它們就能在高溫下工作。我們必須給它們添加非易失性RAM。”

在Khouri看來，這就是GF創(chuàng)新的方式。“我們正在利用舊技術(shù)，讓它重新煥發(fā)生機(jī)。”

他說，還會有更多的創(chuàng)新出現(xiàn)，但在宣布之前他拒絕討論細(xì)節(jié)。

與一些觀點(diǎn)認(rèn)為GF只是利用傳統(tǒng)技術(shù)的看法相反，GF聲稱它正在更新其工藝技術(shù)。盡管該協(xié)議沒有約束力，但如今，一家主要汽車品牌已經(jīng)開始致力于翻新老節(jié)點(diǎn)，這就是福特CEO稱之為“feature-rich”的節(jié)點(diǎn)。