雖然最近爭議頗多，但GlobalFoundries 仍然是半導體制造領域的領先代工廠。

　　過去幾年，臺積電、三星和英特爾等公司在追逐摩爾定律的技術定義的同時，忽略了所有成本擴展優(yōu)勢，并在使用該術語時存在分歧。為此許多人會錯誤地聲稱 GlobalFoundries 退出領先競爭，原因是他們停止了 7nm 節(jié)點的開發(fā)。盡管這是半導體前沿制造的主要形式，但它并不是唯一的形式。

　　在我們看來，GlobalFoundries 正在以其他同樣重要的方式推動制造業(yè)的前沿發(fā)展。例如硅光子學、將氮化硅和氮化鎵等材料用于有線和無線通信、3D 集成、異構集成以及完全耗盡的絕緣體上硅技術（FD-SOI）。這些都是格芯面向未來的寶庫。

　　GlobalFoundries 憑借其 22FDX 和即將推出的 12FDX 工藝技術提供了最大量和最先進的 FD-SOI 平臺。他們還將憑借這些節(jié)點成為 5G 和 6G 無線電應用領域的領導者，并與雷神科技公司合作開發(fā)硅上氮化鎵。

　　GlobalFoundries 展示了具有業(yè)內(nèi)最高集成度的 3D 制造。GlobalFoundries 與 Arm 合作，公開展示了多個芯片的混合鍵合，其間距比任何其他競爭對手的邏輯節(jié)點都更緊密。他們使用 5.76um 銅硅通孔 （TSV），并且可以在兩個芯片上保持相同的時鐘域。這些小芯片是完全透明的，盡管是多個芯片，但仍充當單個芯片。

　　臺積電正在推動混合鍵合量產(chǎn)，采用 9um TSV，在 AMD CPU 上堆疊 SRAM。臺積電計劃在未來幾年推出 6um 和 4.5um。英特爾只討論其第三代 Foveros 技術的<10um 間距。在 CMOS 圖像傳感器中率先采用這項技術的索尼目前為 5um。此外，GlobalFoundries 甚至擁有帶有標準邏輯芯片的 3D 堆疊硅光子芯片，這是業(yè)內(nèi)其他任何公司都無法實現(xiàn)的。

　　Lightmatter 是一家硅光子 AI 初創(chuàng)公司，在之前的 Hot Chips 會議上吸引了整個行業(yè)，他們利用 GlobalFoundries 的生產(chǎn)線進行制造——用于硅光子計算核心生產(chǎn)的 GlobalFoundries 代工廠 90WG 工藝，他們還利用 GlobalFoundries 的標準 14nm 代工廠工藝用于包括堆疊 SRAM 的控制 ASIC的生產(chǎn)。Lightmatter 然后利用 GlobalFoundries 在異構集成中領先的 3D 技術和功能來創(chuàng)建一個緊密集成且高效的光子學和邏輯計算堆棧。

　　光子芯片的使用使 Lightmatter 能夠在延遲、帶寬和功率方面實現(xiàn)多個數(shù)量級的優(yōu)勢。一小部分功率用于傳輸數(shù)據(jù)和矩陣乘法計算，這兩者都是 AI 計算的非常大的瓶頸。

　　光子核心本身不是靜態(tài)元件。盡管是一種硅光子工藝，但它是高度可重構的，這與業(yè)內(nèi)其他硅光子學嘗試形成鮮明對比。它可以快速重新配置其權重。網(wǎng)絡可以一起調整或更改。盡管可重新配置，激光輸入仍可保持極低的功率。GlobalFoundries 90WG 工藝節(jié)點可確保光在光子核心和計算周圍反射時的損耗最小。

　　GlobalFoundries 目前利用其 90 WG技術提供最先進的硅光子代工服務。該技術在數(shù)據(jù)中心互連、5G 遠程無線電頭端和電信中得到積極使用。大部分使用 1310nm 波長的光用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，長距離的則使用 1550nm 波長的光。他們正在迅速看到其他領域的進步，例如光子計算、ToF 傳感器、激光雷達和航空。

　　這些新興領域將成為其不斷增長的 45CLO 流程的目標。該工藝不僅可以滿足 O 波段的硅光子學需求，還可以滿足 C 和 L 波段的需求。90WG 用完了他們的 Fab 9，45CLO 用完了更大的 Fab 10。45CLO 工藝也是絕緣體上的硅技術。

　　GlobalFoundries 45CLO 工藝在兩個方面不同于其他代工廠光子 IC 工藝。它是唯一能夠實現(xiàn)C波段、L波段和O波段的代工工藝。此外，他們可以在單個芯片上集成有源和無源組件。線性驅動器、轉接驅動器和 TIA 現(xiàn)在可以與光檢測器和調制器等光學組件位于同一芯片上。

　　GlobalFoudries 擁有公共 EDA 供應商支持的各種元素，例如各種調制器、由硅或氮化硅制成的波導、偏振分束器和旋轉器、無源光纖連接、直接激光連接以及銅柱和接收器焊盤。這些標準化的工具和模塊將使許多無晶圓廠公司能夠輕松設計和構建硅光子芯片，以滿足不斷變化的市場需求。

　　GlobalFoundries 認識到，使用電子生產(chǎn)芯片與使用光子生產(chǎn)芯片是完全不同的技能組合。必須對開發(fā)實踐進行徹底的重組和改變。他們完全接受這種變化，而該領域的其他人則將注意力分散在許多方向上。這種獨特的專注使 GlobalFoundries 成為新興前沿應用程序的領跑者。

　　GlobalFoundries 選擇利用他們在硅方面的專業(yè)知識，而不是試圖將整個行業(yè)完全轉移到更奇特的材料上。硅是一種間接帶隙材料，在許多光子學應用中沒有與磷化銦相同的特性。用于光子學的硅基解決方案存在許多負面影響，例如激光器、調制器和放大器。使用硅的好處遠遠超過負面影響。GlobalFoundries 正在利用 300 毫米晶圓生產(chǎn)技術和硅行業(yè)的規(guī)模來推動有源和無源組件在單個晶圓上的集成，從而帶來巨大的成本優(yōu)勢。

　　除了 45CLO 工藝外，GlobalFoundries 還將帶來差異化的封裝技術。這些技術使他們能夠利用異構 3D 集成與經(jīng)典邏輯過程，例如上面顯示的 Lightmatter 芯片。它們可以粘合磷化銦激光器，與外部激光器相比，節(jié)省空間、功率和成本。最后，他們提供無源光纖連接工藝，將單根光纖滑入蝕刻的 V 型凹槽，引導它們進入波導。這允許更高的光纖數(shù)量，因此允許更高的帶寬密度。除了帶寬密度，在集成復雜度和成本方面也有優(yōu)勢。

　　目前，大多數(shù)硅光子用于光收發(fā)器，其中 GlobalFoundries 處于領先地位。400G 技術正在大規(guī)模部署，早期的 800G 技術開始出現(xiàn)。數(shù)據(jù)中心內(nèi)外的數(shù)據(jù)流量激增導致機架內(nèi)通信中斷。目前在數(shù)據(jù)中心機架內(nèi)，大多數(shù)通信目前是通過短距離銅纜完成的。但其實銅纜已無法滿足擴展需求，SiPh 驅動的光纖是唯一的出路。在不久的將來，即使是芯片到芯片互連也需要轉向光學，否則用于 I/O 的功率百分比將消耗大部分封裝功耗預算。

　　光收發(fā)器之外的下一波的光子學將是共同封裝的光學器件。左圖為帶光模塊的當前型號，右圖為帶封裝的型號。電子、光學和激光組件目前都放置在距離開關 ASIC 很遠的地方。隨著我們繼續(xù)擴展帶寬需求，這將限制擴展并增加功耗。將電子器件、光學器件集成到單個單片芯片中，同時使其更靠近開關 ASIC，將大大節(jié)省功耗。

　　將所有內(nèi)容匯總起來，最大的好處是您的帶寬密度猛增。45CLO 工藝能夠達到大于 0.6Tbps/mm^2。每比特功率也比低于 1pj/bit 的銅解決方案好一個數(shù)量級。GlobalFoundries 的客戶正在開發(fā)能夠通過單個單片芯片在單根光纖上傳輸 16 種不同波長光的產(chǎn)品。以前如此復雜的陣列將需要數(shù)十個集成電路、TIA、分立激光器和針對每個波長的光的獨立重新驅動器。除了功耗和成本之外，這種集成水平還帶來了 3 個數(shù)量級的錯誤率優(yōu)勢。

　　雖然 GlobalFoundries 已經(jīng)放棄追逐摩爾定律，但他們并沒有停止成為領先的代工廠。他們繼續(xù)以許多其他方式推動技術的前沿。當其他人專注于傳統(tǒng)邏輯工藝技術中電子計算的代數(shù)密度和功率改進而忽略時，GlobalFoundries 正在解決行業(yè)范圍內(nèi)的擴展問題。

　　他們的完全耗盡絕緣體上硅和硅上氮化鎵技術處于高效和高性能無線電技術的前沿，能夠推動更高的性能并承受更高的熱量和功率要求。他們的硅光子技術是范式轉變的開始，將計算機和有線通信的核心元素從電子改為光子。他們的 3D 和異構集成專業(yè)知識允許將常規(guī)邏輯、低功耗 FDX、無線電優(yōu)化、光子學、InP 和 SiN 技術的組合集成到一個創(chuàng)新解決方案中，該解決方案利用最佳技術滿足應用需求。

　　由于這項先進技術，Global Foundries 是一家領先的代工廠，擊敗了臺積電、英特爾和三星等其他公司。