格芯发布7nm级FDX Fusion平台：放弃FinFET八年后，以FD-SOI重返先进制程赛道

2018年，GlobalFoundries（格芯）放弃了尖端制程节点的研发，同时也终止了与IBM联合开发的7nm级FinFET制造技术的研发。近八年后，GlobalFoundries携7nm级制造工艺卷土重来，但这一次，该节点采用的是平面晶体管和全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）技术。其目标应用领域包括汽车、边缘人工智能、工业、机器人、传感器以及其他优先考虑低功耗、高集成度和成本效益而非极致性能的设备。

“我们很高兴GlobalFoundries宣布推出其下一代个位数FD-SOI节点，该技术基于CEA-Leti数十年来不断推进的技术，”CEA-Leti首席执行官Sébastien Dauvé表示，“通过FAMES试点生产线，CEA-Leti持续塑造欧洲FD-SOI的未来发展路线图，并致力于推动其在广泛应用领域的普及。”

图片来源：GlobalFoundries

FDX Fusion 登场

GlobalFoundries 的全新制造技术名为 FDX Fusion，它承诺实现 7nm 级的“数字性能”（这一说法含义模糊，我们稍后会进行解读），并且晶体管密度是其 2015 年左右推出的 22FDX 工艺的两倍以上。为了实现其目标，第一代 FDX Fusion 将融合 SOI 衬底、晶体管结构和后端互连方面的创新，但需要注意的是，GF 尚未公布晶体管尺寸、接触栅极间距、最小金属间距或实际晶体管密度。GF 计划于 2028 年在其位于德国德累斯顿的工厂开始生产基于 FDX Fusion 的芯片，这将标志着在多年致力于改进其现有的 22nm 级平台之后，GF 重返更先进的 FD-SOI 制造工艺的研发领域。

除了提升“数字性能”外，FDX Fusion还将支持fT/fmax高达0.5 THz的射频晶体管、模拟和混合信号电路、嵌入式非易失性存储器以及内存计算功能。该组合旨在实现高度集成的芯片，这些芯片无需众多独立的集成电路即可处理来自传感器的信息、执行人工智能推理工作负载、控制外部设备并进行无线通信。GF还计划提供基于MIPS、ARC和RISC-V架构的处理器IP，以加速此类产品的开发。

也就是说，FDX Fusion 的主要卖点并非其 7nm 级“数字性能”和高性能处理器 IP，而是其能够在单个芯片上集成相对强大的数字逻辑、射频、模拟和混合信号电路、嵌入式非易失性存储器以及内存计算能力。这种组合——这也是 GloFo 将该工艺技术命名为 FDX Fusion 的原因——能够实现高度集成的 SoC，而如果采用其他工艺技术，则需要使用多种不同的芯片制造，这意味着额外的流片成本和功耗。

GlobalFoundries表示，计划于2027年初交付首批用于客户评估的演示芯片，随后于2027年中期推出首款工艺设计套件（PDK）。该公司已与多家客户就该技术展开合作，但尚未公布具体产品或承诺的产量。GF在新闻稿中特别提到，宝马、博世、英飞凌、恩智浦、西门子和特斯拉均对FDX Fusion表示出兴趣，但只有英飞凌明确确认将在未来用于雷达和无线通信的7nm级技术方面展开合作。

重大进展

GlobalFoundries 的此次公告标志着 GF 的 FD-SOI 路线图取得了重大进展。该公司于 2015 年推出了 22FDX，并在 2016 年发布了其后续产品 12FDX，后者承诺性能可与 10nm FinFET 相媲美，实现全节点密度提升，功耗降低高达 50%。首批 12FDX 客户流片预计于 2019 年进行，但该技术从未被应用于商业产品。相反，GF 专注于改进 22FDX，并最终推出了 22FDX+（大约在三星发布 18FDS+ 的同时），该技术增加了射频、嵌入式存储器和低功耗应用方面的功能。值得注意的是，12FDX 仍然在 GF 2022 年的投资者路线图中。

因此，FDX Fusion 可能代表着格芯 (GF) 将 FD-SOI 技术扩展到 22 纳米以下的最初目标的实现，尽管该公司尚未解释这项新技术是否融合了其早期 12FDX 项目的成果。与此同时，多年来一直致力于先进 FD-SOI 技术研究的 CEA-Leti 将 FDX Fusion 描述为个位数 FD-SOI 节点。然而，格芯声称的 7 纳米级“数字性能”并不一定意味着晶体管尺寸或集成密度能够与之匹敌。

从行业角度来看，FDX Fusion 可以为那些需要将功能强大的数字逻辑与射频、模拟和嵌入式存储器集成在一起的应用，提供一种替代先进 FinFET 工艺甚至环栅工艺的方案。这种集成可以降低系统复杂性和功耗，尤其是在对能效和实时响应要求极高的边缘人工智能设备中。

或许更重要的是，这项技术可以让欧洲半导体开发商获得更先进的本地制造工艺，而无需依赖亚洲或美国的领先代工厂。

问题依然存在

然而，FDX Fusion 的商业成功将取决于其实际性能、密度、生产成本以及竞争性设计生态系统的可用性，后者可以说是最难的部分，因为领先的电子设计自动化 (EDA) 和 IP 开发商没有任何评论。

GlobalFoundries 声称其“数字性能”是 7nm 级技术的两倍，但并未说明这指的是晶体管开关速度、标准单元性能、可实现的工作频率，还是其他方面。此外，该公司承诺其逻辑密度是第一代 FDX 技术的两倍以上，但并未透露任何实际数据。因此，FDX Fusion 在晶体管密度、性能、功耗和生产成本等方面与成熟的 7nm 级 FinFET 技术相比究竟如何，目前尚不清楚。这些成熟的 7nm 级 FinFET 技术拥有成熟的缺陷密度和良率、充足的供货、完善的设计生态系统以及可预测的价格等优势。尽管 CEA-Leti 的评论听起来很有希望，但实际数据总是更有说服力。

GF计划于2028年推出的FDX Fusion芯片，比原计划的首批12FDX芯片流片晚了大约九年，这本身就说明FD-SOI技术在22nm工艺之后的发展面临着巨大的技术和/或财务挑战。因此，尽管GlobalFoundries的FDX Fusion计划看起来前景光明，但最终对这家芯片代工制造商及其客户的影响如何，仍有待观察。

目前来看，来自汽车和工业领域的支持者阵容——宝马、博世、英飞凌、恩智浦、西门子和特斯拉——确实令人期待。但其他应用领域呢？虽然像英飞凌和恩智浦这样的老牌半导体公司已经拥有丰富的处理器IP产品组合，但规模较小的无晶圆厂开发商可以从GF的MIPS和ARC处理器内核、RISC-V技术以及定制芯片设计能力中获益，这些优势可以大幅降低开发专用SoC的成本和复杂性。然而，为了吸引更广泛的芯片开发商，GlobalFoundries需要构建一个成熟的EDA工具生态系统，包括标准单元库、存储器编译器、接口IP和其他经过硅验证的构建模块。而这些正是GlobalFoundries在新闻稿中尚未提及的内容。

文章来源：GlobalFoundries新闻稿、 Tom's Hardware