格芯推出新一代硅光解决方案，新思响应加入生态系统

格芯 GlobalFoundries 与博通 Broadcom、Cisco Systems、Marvell、英伟达等多家行业领导者，以及 Ayar Labs、Lightmatter、PsiQuantum、Ranovus 和 Xanadu 等光子技术业者，针对数据中心当前面临的严峻挑战，合作提供独特创新解决方案：硅光平台 GF Fotonix。

格芯指出，420 多亿部物联网设备每年生成大约 177 ZB 的数据，再加上数据中心的功耗提高，创新解决方案来解决数据传输和计算的问题有着迫切需求。

发挥光子技术的潜能，利用光子技术取代电子技术来传输数据是趋势，也继续保持在光学网络模块市场的制造领先地位。在 2021 年到 2026 年之间，这个市场将保持 26% 的年复合增长率；到 2026 年，市场规模将达到大约 40 亿美元。

格芯提出新一代颠覆性的硅光平台 GF Fotonix，并积极与主要客户开展设计合作。

GF Fotonix 解决方案将在格芯位于纽约州马耳他的先进制造厂中生产，PDK 1.0 将于 2022 年 4 月发布。 EDA 合作伙伴包括新思 科技 、Ansys、Cadence 均提供了设计工具和流程，以支持格芯的客户及其解决方案。格芯为客户提供参考设计套件、MPW、测试、晶圆厂前端和后端服务、交钥匙和半导体制造服务，帮助客户更快地将产品推向市场。

硅光平台 GF Fotonix 是一个单芯片平台，在业界首先将差异化 300mm 光子功能和 300GHz 级别 RF-CMOS 结合在单个硅晶圆上。 GF Fotonix 通过在单个硅芯片上组合光子系统、射频 RF 元件、 CMOS 逻辑电路，将以前分布在多个芯片上的复杂工艺整合到单个芯片上。

格芯指出，目前是唯一提供 300mm 单芯片硅光解决方案的纯晶圆代工厂，该解决方案展示了出色的单位光纤数据传输速率（0.5Tbps/光纤）。这样可以构建 1.6-3.2Tbps 的光学小芯片，从而提供更快速高效的数据传输，并带来更好的信号完整性。此外，由于系统误码率降低到了万分之一，它还能够支持下一代人工智能。

GF Fotonix 实现了光子集成电路(PIC)上的更高集成度，让客户能够集成更多的产品功能，从而简化物料清单 BOM。最终客户能够通过增加的容量和功能，实现更出色的性能。该新型解决方案还实现了创新的封装解决方案，例如大型光纤阵列的无源连接，支持 2.5D 封装和片上激光器。

GF Fotonix 解决方案将在格芯位于纽约州马耳他的先进制造厂中生产，PDK 1.0将于 2022 年 4 月发布。 EDA 合作伙伴 Ansys、Cadence Design Systems 和 Synopsys 均提供了设计工具和流程，以支持格芯的客户及其解决方案。格芯为客户提供参考设计套件、MPW、测试、晶圆厂前端和后端服务、交钥匙和半导体制造服务，帮助客户更快地将产品推向市场。

新思 科技 也宣布其光电统一的芯片设计解决方案 OptoCompiler 将助力开发者更好地在 GF 硅光平台上进行创新。作为新思 科技 光电子统一设计平台的基础，OptoCompiler 可为光子芯片提供完整的端到端设计、验证和签核解决方案。 OptoCompiler 将成熟的专用光子技术与业界领先的仿真和物理验证工具相结合，开发者能够对复杂的光子芯片进行快速、准确的设计和验证。

新思 科技 指出，通过端到端的无缝设计流程支持 GF 提供的工艺设计工具包（PDK），该流程包括使用 OptoCompiler 进行原理图捕获和版图综合、使用新思 科技 PrimeSim 和 OptSim 进行仿真，以及使用新思 科技 IC Validator 进行设计规则检查（DRC）和布局与原理图比较（LVS）。该统一解决方案支持PDK驱动化设计和基于新思 科技 Photonic Device Compiler 的定制化设计。 GF Fotonix 的工艺设计工具包将使双方共同客户在使用新思 科技 解决方案开发下一代硅光芯片时缩短周转时间。

格芯扩大与客户合作硅光解决方案

格芯与 Cisco Systems 开展合作，在格芯制造服务团队的密切协作下，开发面向 DCN 和 DCI 应用的定制硅光解决方案，包括相互依赖的工艺设计套件。

英伟达方面，格芯为其先进的数据中心产品设计高带宽、低功耗的光学互连解决方案。基于 GF Fotonix 的单芯片平台的 NVIDIA 互连解决方案将可推动高性能计算和人工智能应用的发展”。

Lightmatter 首席执行官 Nicholas Harris 也表示，下一代技术是利用格芯的硅光晶圆代工技术实现的，彼此一起共同改变世界对光子的看法，且这仅仅是个开始。

Marvell 也藉由格芯最新的锗硅 (SiGe)技术，提供跨阻放大器和调制驱动器，适合面向云数据中心和运营商市场的下一代光学连接解决方案。

Ayar Labs 首席执行官 Charles Wuischpard 也指出，在创立早期就已经与格芯在 GF Fotonix 开发方面展开合作，从集成 PDK 和工艺优化，到展示第一颗可以工作芯片，Ayar Labs 的单芯片电子/光子解决方案与 GF Fotonix 相结合，打开了芯片之间的光学 I/O 市场的巨大的机遇，为年底之前批量生产做好了准备。

从小米推出的65W充电器到OPPO的“饼干”充电器，手机厂商们都力求在充电设备上实现品牌的差异化定位。充电器的充电效率、体积都成为对比过程中的重要参数。

而进一步考察上述两款充电器，就会发现其背后都有一家名为纳微半导体Navitas（以下简称纳微）的公司。

手机充电器仅为氮化镓芯片的应用场景之一。据公开信息显示，目前纳微半导体的产品在个人电脑、数据中心等领域均有商业应用，并正在向太阳能、电动 汽车 等领域拓展。

5月中旬，纳微曾宣布将与Live Oak Acquisition Corp. II合并，预计2021年第三季度末完成交割，届时纳微将通过SPAC方式在美国的全国性证券交易所上市。公开信息显示，合并后的实体预估值为14亿美元。

公告中，纳微表示此次上市预计将筹集约4亿美元的资金，主要用于加速产品开发以及在功率半导体领域内进行市场扩张，包括移动、消费、企业、可再生能源和电动 汽车 /电动交通等领域。

回顾半导体行业的发展 历史 ，新技术与新应用场景的变革总是会深刻影响着行业格局。

硅由双极型转变为MOSFET时（bipolar to MOSFET），催生出了很多新的电源设计公司，PC小型机与移动设备等新应用场景也促使英特尔、高通、英伟达等芯片公司得以飞速发展。

2017年，当时仍就职于安森美半导体的查莹杰接触到了纳微半导体的初创团队。在长达六个月的接触之后，查莹杰意识到氮化镓技术具备着为电力电子行业带来变革的可能性。当年12月，他选择离开就职12年之久的老东家加入纳微，负责其中国区业务。

要推动新技术由概念转变为生意并非易事。2014年，纳微半导体就曾推出世界首款氮化镓功率IC的原型demo，而实际上及至2018年，相关产品才实现了量产化。

谈及氮化镓芯片的发展历程，纳微半导体副总裁、中国区总经理查莹杰告诉界面新闻，2017年之前氮化镓芯片的应用场景集中在 汽车 、服务器电源等大功率场景。由于高可靠性的要求，这些场景中的新产品往往需要很长的开发和验证周期，因此氮化镓并未得到大批量的应用。

“纳微2018年锁定了以消费市场为突破口的市场战略。”据查莹杰透露，Anker、Aukey、倍思、泽宝等亚马逊电商，以及小米、OPPO、联想、LG、戴尔等手机电脑厂商都相继与纳微达成合作，并发布了多款基于纳微GaNFast IC的小型化充电器。

除应用场景之外，与硅器件相比，氮化镓器件的高成本同样是亟待解决的问题。界面新闻了解到，氮化镓器件的成本主要来自芯片外延的开发与生产、代工（fab process）以及封装三个环节。

为解决这一问题，纳微选择从封装与代工环节入手。目前，为了进一步实现氮化镓的高频特性，纳微使用了专有开发的PDK套件高频封装。在代工方面，由于采用fabless模式，纳微已与台积电等代工厂合作进行晶圆代工。查莹杰表示，未来将与合作伙伴一起进一步提升工艺良率、减小die（裸晶或裸片，是芯片的组成部分。由晶圆切割得来，封装后成为芯片）的面积，降低成本。

值得一提的是，由于纳微产品所使用的代工工艺为6寸工艺，因此受此次缺芯危机的影响较小。据了解，纳微的交货时间可维持在12周左右。

由于中国市场对于消费电子类产品需求旺盛，自2017年6月起，纳微便开始布局中国市场。目前纳微中国的研发人员数量已与海外团队持平，市场支持人员甚至已超过海外团队。

这被查莹杰视作纳微中国充分本土化的证明。与外商相比，本土团队往往被认为在客户服务方面有一定优势。而在查莹杰看来，选择赴美上市的纳微半导体并不存在这一问题。

“纳微中国的技术团队规模已接近并很快超过海外团队”，他强调，“在具备技术背景的同时，我们也具备本土化的野心与作战能力。”据他透露，目前，大中华区市场占到纳微总营收的近90%。未来随着对国际市场的拓展，这一比例可能会降至六至七成。

除消费电子之外，纳微也在针对新能源 汽车 、数据中心、5G基站建设、太阳能逆变等高能耗领域进行拓展。在查莹杰提供的计划时间表中，至2022年，纳微产品将会进入数据中心与服务器领域；2023年将进入太阳能逆变领域；2024年将进入新能源 汽车 领域并开始量产。

由于氮化镓应用生态仍处发展阶段，客户使用氮化镓器件进行产品设计的难度也相对较高，为解决这一问题，纳微在提供器件之余，也会有团队负责跟进客户后续的产品规格定制、设计、量产等环节，以确保客户使用体验。

这也从侧面反映出，氮化镓相关的行业生态尚未完善。查莹杰告诉界面新闻，与氮化镓配套的高频控制器、高频磁芯等设备仍存在缺位的情况。以磁器件为例，目前纳微的氮化镓器件已经能够达到10M以上的开关频率，但目前与之配套的磁器件频率最高值仅为400k至500k。

但另一方面，碳中和话题在国际 社会 上的不断升温对于纳微而言或许会是政策上的利好。与硅芯片相比，氮化镓芯片的二氧化碳排放量相对较少。据纳微统计，到2050年，如果50%以上的硅器件能够转成氮化镓器件，那么整个全球碳排放量可减少10%。

上市之后，产品开发与应用市场拓展会成为纳微的重点方向。而要搭上技术变革的时代浪潮成为新的明星半导体公司，降低氮化镓器件的成本、完善氮化镓的行业生态、拓展新的应用场景都会是纳微所必须要解决的难题。但这些绝非一蹴而就的事，氮化镓芯片的普及，或者说纳微的成长还需要时间。

保时捷PDK的全称是PorscheDoppelkupplung，翻译过来就是保时捷双离合变速箱。它不像大家印象中的双离合那样娇气。应用在保时捷911上的PDK七速双离合就可以连续50次d射起步而不衰减。每次都能保持一样的静止起步加速推背感。事实上，由于保时捷源自赛车962的优秀变速箱设计，它的d射起步几乎是无限次的。俗话说得好一分价钱一分货。PDK首先区别于其他品牌双离合的地方就是成本。一台PDK七速双离合变速箱的成本已经接近一台大众高尔夫的整车成本。一个变速箱抵一台车，我们一起来看看好料都用在哪里了。

从保时捷PDK七速双离合的结构示意图和原理图可以很容易的看出它从结构上与其他纵置双离合变速箱之间没有太多的差别。主体部分都是输入轴被分为内轴和外轴，分别通过离合器1和2与发动机连接。输入内轴和外轴又分别和奇数档或偶数档啮合。通过带犬牙齿轮的换挡机构来确定具体与输出轴硬连接的挡位。

其实保时捷的变速箱机械设计功底一直可以追溯到早期的跑车手动变速箱。而PDK双离合变速箱中就有大量齿轮组设计与手动变速箱共同零件。对比图中橘红色部分为兼容零件。绿色部分为新设计的零件，其中重点为双离合器和对应的输入轴部分。

由于可在不明显中断动力的条件下实现快速换挡，因此PDK七速双离合变速箱较手动变速箱有更优异的运动特性。并且PDK变速箱被广泛使用在保时捷的后驱和四驱车型中。

保时捷PDK七速双离合变速箱由两个完全同步啮合套式变速器组成。

变速器1包含外离合器K1，并负责切换齿轮1、3、5、7和倒挡。

变速器2包含内离合器K2，并负责切换齿轮2、4和6。

其中PDK七速双离合变速箱的具体组成包含离合器K1、离合器K2、驱动轴A1、驱动轴A2、横轴A3、小齿轮轴A4、传动直齿轮、驻车锁、前进档1-7和倒挡。并包含两个机油室。液压油机油室标识为红色。齿轮机油室标识为蓝色。

在Sport Plus”运动增强模式下可使用d射起步（launch control）功能。启动条件为车辆静止且踩下刹车，强制降档位于启用状态。通过松开刹车可以激活该功能。此时PDK变速箱就会在最大加速度时的优化车轮打滑。此时相比普通工况，变速箱以最大加速度起步会使部件上的应力显著增加。另外，离合器中的部件的温度也会显著升高。

其应对的秘诀就是保时捷PDK七速双离合变速箱的双离合器设计有特殊的冷却管路。它可以针对双离合器的温度进行冷却机油流量控制。在d射起步工况下将以最大冷却油流量对离合器进行冷却，从而保护相应部件。

总体来说保时捷PDK七速双离合变速箱沿用了赛车962的设计。在换挡迅捷的同时，通过对双离合器温度的智能控制。在d射起步工况下，优化冷却机油流量保护相关部件。从而使保时捷PDK变速箱达到了前所未有的运动特性和耐用性。

---