GF放棄7nm及後續製程研發：尖端工藝太燒錢，不如繼續沉迷14nm

GF（GlobalFoundries，格羅方德），此前曾是AMD自家的半導體工廠，後由於AMD資金問題而拆分獨立，被中東土豪穆巴達拉投資公司收入囊中。

一直以來，GF、三星和台積電都是晶圓代工廠中擁有尖端工藝的三駕馬車，雷鋒網此前的文章中，也曾介紹過GF在7nm製程節點的部署情況。

然而就在三星和台積電的7nm工藝以臨陣待發時，GF突然決定退群不玩了。

雷鋒網消息，GF昨天公布了一項重要的戰略轉變，決定停止在7nm工藝技術的所有工作及後續製程的研發，與AMD和IBM重新談判其WSA和IP相關交易，並裁員5％。

今後GF將專注於為新興高增長市場的客戶提供專業的製造工藝，包括射頻晶片和嵌入式存儲晶片等低功耗領域。

GF的CTO Gary Patton稱，GF本有望在今年第四季度使用7nm工藝生產出客戶的首批晶片，但「幾周前」公司決定實施激烈的戰略轉變。

他強調，做出該決定並非是GF遇到了重大技術問題，而是對其7nm平台以及財務問題的商業考慮。

諸事不順的GF

雖然Gary Patton稱停止7nm工藝的開發並非遇到了重大技術問題，但回顧GF近幾年的情況，Gary Patton這種說法頗有些欲蓋彌彰之嫌。

即便是GF如今乃至接下來賴以生存的14/12nm工藝，相比隔壁台積電的16nm FF也要差一大截。

2016年底，AMD推出了堪稱「鹹魚翻身」的Ryzen銳龍處理器，同頻性能大跨步追平了Intel。

然而受制於GF 14nm製程的電氣性能，Ryzen能衝擊的最高頻率大幅低於Intel處理器：7系酷睿的睿頻頻率高達4.5GHz，超頻「基本盤」高達4.8GHz甚至5GHz，而Ryzen卻只能睿頻到4.1GHz，超頻則普遍止步於4.2GHz。

巨大的頻率差距讓Ryzen在玩家圈裡吃了不小的虧，即便二代銳龍換用了GF 12nm製程也沒能改變這一點。

8系酷睿在Intel 14nm++工藝的加持下已經開始「保5.2GHz爭5.5GHz」，Ryzen 2還在4.4GHz前徘徊。

近幾日逐漸開始有AMD三代銳龍可能換用台積電7nm工藝的消息留出，AMD的股價居然一個星期內上漲了35%。

而就在昨天AMD宣布所有7納米產品都交由台積電代工後，玩家群體甚至顯示出一幅普天同慶奔走相告的態勢。

要知道GF此前曾是AMD自家的半導體工廠，拆分後也為AMD代工生產過數代CPU和GPU產品，一直被稱為AMD的「女友」，如今出現這樣的市場情況，GF在14nm工藝上的劣勢可見一斑。

到了7nm階段，GF的進展依然不算順利。

2016年9月首次公布其名為7LP的7nm平台時，GF曾表示將於2018年初開始使用該技術進行處理器的風險量產，這意味著第一批晶片應該在此之前就試產完畢。

但當GF在2018年6月詳細介紹7nm工藝時，又表示「預計將在2018年下半年開始批量生產」，這就意味著想要在第四季度如期產出首批晶片已經幾乎不可能了。

7nm實在太燒錢

儘管GF的7nm工藝在量產方面落後於台積電，但其製造工藝本身並沒有問題，這一決定背後有著更深層次的經濟原因。

據雷鋒網了解，GF的前任CEO Sanjay Jha未能夠讓公司盈利，新任CEO的主要任務是增加GF的銷售額，提高公司的整體效率，並確保其路線圖的執行。

此前，Sunjay Jha為滿足GF傳統客戶AMD的需求，並確保公司能與其他晶圓代工廠競爭，他讓GF獲取了三星的14nm製造技術。

這一策略成功的使GF獲得了許多新客戶，半導體晶圓的銷售額也從2013年的41.21億美元增加到2017年的61.76億美元。

為了確保GF能夠與三星和台積電進行長期競爭，Sunjay Jha從IBM獲得了智慧財產權和開發團隊，並投入數十億美元開發7LP平台。

雷鋒網曾經在的文章中分析過，GF的7LP將從7nm DUV開始，隨後再使用EUV光刻進行兩次升級疊代。

在7LP平台的發展中，GF將面臨兩個問題。

首先如果GF使用初代7nm DUV製造工藝開始生產，需要先期解決所有問題，並為客戶提供未來7nm EUV甚至5nm和3nm工藝的路線圖。

其次，開發尖端工藝技術非常昂貴，每個新節點都需要數十億美元的投資。

為了防止高昂的研發成本推高晶片價格，晶圓代工廠需要生產更多的晶片以攤薄研發成本，這就需要增加建廠（100億美元+）或者為現有晶圓廠擴容（200億美元+）。

而GF月產能達到60K的晶元廠只有Fab 8一個，這使得其7nm晶片的成本難以做低，並將在與其它代工廠的競爭中處於劣勢，除非GF犧牲利潤率來為成本填坑。

最關鍵的是，過去的十年里GF已經在尖端工藝領域砸進去了200多億美元，而其所有者Mubadala的CEO Khaldoon Al Mubarak在今年早些時候接受彭博社採訪時說，Mubadala的投資文化是「積累資產然後維持資產」，他們並不希望繼續砸錢搞尖端研發以期有朝一日能實現盈利，只希望GF能購儘快止損。

GF的CTO Gary Patton也承認，公司從未計劃成為7nm晶片的領先生產商，相反他們看到各種新興設備的設計人員越來越多地採用其14/12nm工藝，Fab 8晶圓廠長期處於飽和狀態，沒有更多精力來更替到7LP平台。

因此GF決定完全轉向專注於新興高增長市場的工藝技術，這一戰略轉變使其能夠減少研發支出，減緩新設備的採購，減少5％的勞動力負擔，並可以避免與其他晶圓代工廠直接競爭。

下一步計劃

隨著7LP的取消，GF也基本上凍結了之後5nm和3nm工藝節點的研發。

雖然GF將與全球IBM製造技術聯盟繼續合作至今年年底，但AMD的首個7nm產品Zen2架構處理器從一開始就是為TSMC的7nm FF工藝而設計，而GF的其他主要客戶卻對7nm這種尖端工藝並沒有什麼需求，因而GF並不確定是否有必要繼續投資研發尖端工藝。

GF表示，未來將繼續與IMEC（Interuniversity Microelectronics Centre，微電子研究中心）合作，IMEC致力於更廣泛的技術，將有助於GF即將推出的專業製造工藝。

上面已經提到，GF將採取多方面的收入和盈利戰略，包括針對將在5G時代出現的各種需求擴展其14/12nm平台、繼續發展FD-SOI（全耗盡絕緣矽）平台、剝離其ASIC開發業務，以及其他一些事情。

此前，為幫助客戶開發各種SoC，GF建立了ASIC解決方案部門。

除了常規的PDK（工藝開發套件）、各種設計庫、接口等必要的東西之外，ASIC還提供晶片設計、方法、測試和封裝團隊的支持。

為了讓該部門能保持並擴大業務合作，GF將它拆分成一個獨立部門，並使其能夠與其他晶圓代工廠進行合作。

GF名為14LPP的14nm製造工藝最初是為移動SoC和其他一些晶片而設計的，使用了多達13個金屬層和9T庫。

而後GF基於14LPP工藝設計了兩種變體，其中14HP製造工藝專為IBM開發，以電晶體密度為代價換取更高的性能，使用了多達17個金屬層和12T庫；12LP製造工藝則可用於包括AMD CPU、車用晶片等其他領域，使用了13個金屬層和7.5T庫，相比14LPP，能耗比可提高10％，晶片面積可減少15％。

GF將在未來基於14納米節點提供更廣泛的技術，目前已確認其未來FinFET技術的主要市場為射頻晶片和嵌入式存儲晶片等低功耗領域。

GF還將利用其在7nm製造工藝上的一些研發經驗，繼續優化其14/12nm製造工藝，以提供增強的性能和更高的電晶體密度（以降低成本），不過目前Gary Patton不願透露任何實際目標。

據雷鋒網了解，現有的射頻解決方案仍在使用非常落後的工藝製造，如果GF可以成功將RF功能集成到基於FinFET的晶片中，將比現有的射頻解決方案有顯著優勢。

且除常規射頻功能外，GF還計劃在晶片中加入毫米波無線電功能，而將FinFET技術用於嵌入式存儲晶片的製造也尚屬於世界首次。

目前，使用FinFET技術的射頻晶片和嵌入式存儲晶片仍處於探索階段，GF仍在組建新的開發團隊，這些項目將最快於2020年落實，並於2021年進入大規模量產階段，但在2019年至2020年期間，AMD會降低對14/12nm工藝的需求量，這顯然將減少GF的收入和利潤。

除了開發基於FinFET技術的專業製造工藝外，GF還將繼續投資其基於FDX品牌的FD-SOI平台，如22FDX和12FDX。

Gary Patton沒有提前公布FD-SOI製造工藝的任何新版本，但明確表示FDX對GF仍然非常重要，因為GF和三星是唯二可以提供此技術的晶元代工廠。

而對於購置並安裝在Fab 8晶圓廠中的兩台ASML Twinscan NXE EUV光刻機，GF尚未作出任何決定，據悉GF希望通過諮詢ASML來決定其未來用途。

從理論上講，GF可以利用它們加速原型製作，但由於它們需要特殊處理，因此如果不能用於大規模量產的話，白養著這麼兩台「大爺」並不是一個好主意。

總結

一直以來，GF、三星和台積電都是晶圓代工廠中擁有尖端工藝的三駕馬車，隨著GF的退出，三星和台積電將成為唯二的選擇。

對於GF來說，此舉有利有弊。

根據Gartner的調查結果，即便到2022年，使用12nm及更先進工藝製造的晶片也將獲得大部分半導體行業收入。

通過退出在尖端工藝領域的競爭，GF憑藉為特定客戶量身定製的專業製造工藝，可以更好地避免直接與三星和台積電競爭，並可以降低研發成本，將EUV工廠的建造時間推延至2020年以後。

雖然看到GF離開尖端工藝領域令人遺憾，但顯而易見的是，GF在與三星和台積電的競賽中表現出的弱勢，讓管理層不願意繼續承擔風險。

因此，發展提供專業製造工藝可能是GF更好，甚至是唯一的選擇。

而關於GF如何開發和管理多項新製造工藝，以及是否能招攬足夠多的新業務訂單填補AMD「移情別戀」可能造成的Fab 8產能空虛，尚需要一些時間來觀察。

附：GF新聞稿