Globalfoundries Die richtige Technologie für die richtige Applikation

Dr. Gary Patton, Globalfoundries: »Die Kosten für einen 22-nm-FD-SOI-Chip von uns sind vergleichbar mit den Kosten, die mit einem konkurrierenden 28-nm-FD-SOI-Prozess Chip verbunden sidn - plus die Vorteile, die kleinere Strukturen sonst noch mit sich bringen.«

Globalfoundries (GF) setzt auf FinFETs und FD-SOI. Markt&Technik sprach mit Dr. Gary Patton, CTO und Senior Vice President of Worldwide Research and Development bei Globalfoundries, darüber, welche Strategie dahintersteckt, wie der Status quo ausschaut und welche Pläne GF verfolgt.

Markt&Technik: Globalfoundries arbeitet mit dem Imec zusammen – in welchen Bereichen?

Dr. Gary Patton: Das Imec arbeitet an einigen Technologien wie MRAM, 3D-Techniken, Photonik und HF, die für uns interessant sind. Wir haben jetzt fünf Fabs: Dresden, Malta, Singapur, Burlington, East Fishkill. Und in Zukunft kommt noch die Fabrik in China hinzu. In allen nutzen wir sehr unterschiedliche Technologien, auch wenn Dresden mit seiner FD-SOI-Technik eine strategisch sehr wichtige Fab für Globalfoundries ist. In Singapur laufen beispielsweise Hochvolt-, MEMS-, Photonik-Technologien. Es gibt also viele Möglichkeiten für eine Zusammenarbeit zwischen Imec und Globalfoundries. Darüber hinaus besteht auch eine sehr enge Partnerschaft zum Leti. Dieses Forschungszentrum ist speziell in der FD-SOI-Technik ein wichtiger Partner für uns. Das heißt, dass das Imec und Leti zusammen ziemlich gut unsere eigene Roadmap abdecken, um die richtigen Wege für die Zukunft zu finden. Dazu kommt noch die IBM-Allianz.

Beachtlich, dass diese Allianz noch existiert…

Das war ein wichtiger Teil des Deals mit IBM. Viele fragen sich heute, warum IBM immer noch in der Halbleiterforschung aktiv ist. Ganz einfach: Fortschrittlichste Halbleitertechnologien sind immer noch sehr wichtig für IBM und ihre Server-Roadmap. IBM ist nicht an den Halbleitertechnologien gescheitert; das Problem waren vielmehr die Kosten einer eigenen Halbleiterfertigung. IBM braucht nicht viele Wafer; High-End-Server sind keine Applikation, die besonders hohe Volumina braucht. Um eine Fab effizient laufen zu lassen, ist aber eine gewisse Größe unabdingbar. Und die bringt Globalfoundries mit, auch für kleinste Technologien wie 14 und 7 nm. IBM braucht nur eine geringe Anzahl von Wafern und die auch noch mit ein paar Spezialitäten, was übrigens viel Arbeit bedeutet. Eine kleine Anzahl von Wafern mit vielen kundenspezifischen Anpassungen ist für eine durchschnittliche Fab eher ungünstig. Aber der Vorteil für uns: Wir haben Zugriff auf die Forschungs-Pipeline von IBM und das Unternehmen war schon immer und ist immer noch sehr gut in der Forschung. Und IBM hat uns zehn Jahre weitere Forschungsaktivitäten in der Halbleitertechnik zugesagt. Wir haben Leute im IBM-Forschungszentrum in Albany und wir haben einige IBM-Leute in Malta, die uns bei den 7 nm helfen.

Foundries brauchen die Massenfertigung, aber es gibt nicht so viele Märkte, die höchste Stückzahlen benötigen. Selbst die Automobilindustrie, die ein stark wachsender Bereich im Halbleitermarkt ist, benötigt nicht so viele Wafer. Wie geht Globalfoundries mit diesem Problem um?

Ich würde es nicht als Problem bezeichnen. In unseren Fabs in Singapur und Burlington fertigen wir mit älteren Technologien viele verschiedene Bausteine. Diese Fabs haben seit Jahren Erfahrung darin, wie man so eine Fertigung optimiert.

Aber ist das wirtschaftlich sinnvoll?

Ja, weil diese Fabriken dahingehend optimiert sind. Die Kunden bekommen das, was sie brauchen, und wir machen es so, dass es kosteneffektiv ist. Dieses Phänomen ist übrigens nicht neu. Ich habe Ende 1999, Anfang 2000 das IBM-Wireless-Geschäft geleitet, als es noch in seinen Anfängen stand. Und damals ging es auch schon darum, dass wir es gewohnt waren, große Server-Chips zu fertigen, und dann kamen die kleinen Handy-Chips für viele verschiedene Kunden. Also haben wir mit Multi-Project-Wafer angefangen und dafür auch Unternehmen wie MOSIS genutzt.

Globalfoundries setzt auf FinFETs und FD-SOI. Wo liegen die größten Unterschiede?

Bei einem großen Chip mit hoher Verbindungsdichte sind FinFETs aufgrund der höheren Treiberströme sicherlich die bessere Prozesswahl. Für kleinere ICs, bei denen die Verdrahtungskapazitäten nicht so groß sind, verliert FinFET seinen Vorteil. Für kleinere Chips, energieeffizienten Betrieb und kleinere Geschwindigkeiten ist FD-SOI im Vorteil. Hinzu kommt noch, dass wir mit Hilfe von Back-Biasing die Performance der FD-SOI-Transistoren erhöhen können und damit auf die gleiche Performance wie mit FinFETs kommen. Dieser Ansatz ist allerdings nicht ganz so energieeffizient. Die Kosten für einen 22-nm-FD-SOI-Chip von uns sind durchaus vergleichbar mit den Kosten, die mit einem 28-nm-Bulk-Chip verbunden sind, allerdings mit den Integrationsvorteilen, die 22 nm nun mal bietet.

Wie ist das realisierbar?

Wir brauchen weniger Maskensätze, der Produktionsprozess ist weniger aufwendig und damit läuft der Chip auch schneller durch die Produktion. Ein Vergleich zwischen 22-nm-FD-SOI und FinFETs zeigt: Wir brauchen 40 Prozent weniger Maskenschritte.