The post has been translated automatically. Original language: Russian
1. Introduction: Behind the Scenes of the semiconductor industry
The era of artificial intelligence is associated by most with supercomputers, graphics processors (GPUs) from NVIDIA or specialized accelerators from AMD, manufactured using ultra-advanced processors (3 nm, 4 nm, 5 nm) at TSMC factories. However, the AI ecosystem is not just computing cores (Compute). This is a complex symbiosis of data transmitters, sensors, power systems, high-frequency communication modules and energy-efficient neural network chips on the final equipment.
In this fundamental context, GlobalFoundries (NASDAQ: GFS) - one of the largest independent contract semiconductor manufacturers in the world (Pure-Play Foundry) - plays a strategic and irreplaceable role.
Although GlobalFoundries does not compete with TSMC and Samsung in the race of "nanometers" for monolithic giant crystals, the company controls critical technological nodes, without which the operation of data centers (data centers) AI and Local (Edge) AI is impossible.
2. The history of creation and the turning point of 2018
The emergence of AMD and the purchase of IBM Microelectronics
GlobalFoundries was established in March 2009 by separating the production facilities of AMD (Advanced Micro Devices) into a separate business with the financial support of the investment fund Mubadala Development Company (Abu Dhabi).
The main milestones of development were:
- 2010: Acquisition of Singapore-based contract manufacturer Chartered Semiconductor, which gave GF a manufacturing base in Asia and access to a wide range of technological processes.
- 2015: Purchase of the loss-making semiconductor division of IBM Microelectronics. This deal gave GlobalFoundries not only factories in New York and Vermont, but also a valuable portfolio of IBM patents, as well as a team of leading research engineers.
[AMD Manufacturing] + [Chartered Semiconductor] + [IBM Microelectronics]
↓
GlobalFoundries
Pivotal decision of 2018: Abandoning the Process technology Race (Sub-7nm)
Until 2018, GlobalFoundries tried to keep up with TSMC, Samsung and Intel by developing its 7-nanometer process technology using deep ultraviolet photolithography (EUV). However, in August 2018, the GF management, under the leadership of CEO Tom Caulfield, made a strategic decision: to completely discontinue the development of 7 nm and lower technology processes.
The reason for the turnaround: The cost of development and equipment for EUV lithography grew exponentially (tens of billions of dollars per factory), and payback was guaranteed only by a few customers (Apple, NVIDIA, AMD). GF redirected capital investments into differentiated (specialized) technologies: FD-SOI, Silicon Photonics, RF-SOI and power silicon.
3. GlobalFoundries Technology Stack
Instead of the banal reduction of transistors, GlobalFoundries focused on creating highly specialized transistor architectures.
| Technology | Description | Key Application |
| FD-SOI (22FDX, 12FDX) | Fully Depleted Silicon-On-Insulator. Allows you to control the voltage through the reverse displacement of the substrate (Body Biasing). | Ultra-low power consumption, Always-On AI sensors, Edge AI, Automotive industry. |
| RF-SOI & SiGe | Silicon-germanium and radio frequency structures for working with high frequency signals (up to hundreds of GHz). | 5G/6G transceivers, radars, satellite communications, optical transceivers. |
| Silicon Photonics (GF Fotonix™ / SCALE) | Integration of optical (laser) components and electronics on a single silicon chip. | Optical interconnections of an AI data center, Co-Packaged Optics (CPO). |
| Advanced Packaging & Chiplets | 2.5D/3D heterogeneous crystal assembly (Interposers, TSV, wafer bonding). | Combining 3 nm computing chips with optical and memory chips. |
4. Direct and indirect connection of GlobalFoundries with artificial intelligence
GlobalFoundries' connection to modern AI doesn't just exist - it's critical. If NVIDIA or Google TPU accelerators are the "brain" of an AI system, then GlobalFoundries solutions are its "nervous system" (high-speed data transmission) and "sensory organs" (Edge AI sensors).
A. Overcoming the data bottleneck: Silicon Photonics
The main problem of modern AI learning clusters (consisting of tens of thousands of GPUs) is not the speed of computing cores, but the bottleneck of data transmission and the power consumption of copper cables. Copper connections generate too much heat and have bandwidth limitations when transmitting terabits of data per second.
- The GF solution: The GF Fotonix™ and SCALE (Silicon Photonics Co-packaged Advanced Light Engine) platforms.
- The principle of operation: Copper electric tracks are replaced by optical (light) guides inside silicon. This allows you to transfer data at a rate of 1.6 Tbit/s - 3.2 Tbit/s per port while reducing power consumption significantly.
- Package Integration (CPO - Co-Packaged Optics): GF manufactures optical engines that are mounted on a single substrate next to 3-nanometer AI accelerators. This is the de facto standard for future AI supercomputers from Microsoft, Alphabet, Meta, and Amazon.
B. Peripheral AI (Edge AI) and FD-SOI technologies
Not all AI works in the cloud. Voice recognition in smart watches, autonomous driving systems (ADAS), robotics and local neural networks require data processing directly on the device in conditions of a tight battery limit.
- The role of FD-SOI (22FDX /12FDX): GlobalFoundries' FD-SOI transistors are capable of operating at ultra-low voltage (less than 0.5 V) with negligible leakage currents.
- This is an ideal environment for integrating entry-level NPU (Neural Processing Unit) and AI microcontrollers, which must remain on 24/7 (Always-On).
- Automotive AI: Automotive AI chips require high temperature resistance (up to 150°C) and reliability. The automotive segment brings GF a significant share of revenue through the supply of control processors and sensor processing.
B. Chiplets and heterogeneous integration
A modern AI processor is a monolithic crystal of a rare shape. The market is switching to a chiplet architecture (Chiplets):
- Compute cores are manufactured at TSMC using the 3 nm process technology.
- I/O, radio frequency units and optical modules are created at GlobalFoundries using 12-22 nm technology (where smaller nanometers do not provide a physical advantage).
- All elements are combined on a 2.5D interposer from GlobalFoundries.
5. Comparative analysis: TSMC vs. GlobalFoundries in the AI infrastructure
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
, AI SUPERCOMPUTER / DATA CENTER
├────────────────────────────────┬────────────────────────────────┤
│ TSMC / Samsung / Intel │ GlobalFoundries │
├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤
│ * Monolithic Computing (GPGPU)│ • Optical Interconnects(CPO)│
│ * Neural Arrays (Tensor) │ * RF communication modules (5G/6G) │
│ • Ultra-advanced electrodes (2-5 nm) │ • Power management │
└────────────────────────────────┴────────────────────────────────┘
| Parameter | TSMC | GlobalFoundries |
| Main specialization | Maximum transistor density for Compute (3 nm, 2 nm). | High functional integration (SOI, Photonics, RF, Power). |
| Role in AI | Creating a "brain" (NVIDIA H100/B200, AMD MI300). | Creation of a "nervous system" (Silicon Photonics, CPO) and Edge AI. |
| Capital investment costs (CapEx) | Gigantic ($30-40 billion per year for EUV equipment). | Moderate, with an emphasis on profitability and specialized R&D. |
6. Geopolitics and the CHIPS Act: The Strategic Shield of the United States and Europe
After 2020, chip production has become a matter of national security. Almost 90% of the advanced logic is manufactured in Taiwan (TSMC). In the event of a geopolitical crisis, AI supply chains will be disrupted.
GlobalFoundries has a unique status:
- Geographical diversification: The company's plants are located in the USA (Malta and East Fishkill, New York; Burlington, Vermont), Germany (Dresden) and Singapore.
- CHIPS Act Financing: GF has received billions in subsidies from the U.S. government (under the Chip Act) and European initiatives (FAMES Pilot Line) to expand production.
- Defense/Aerospace Certification: GF is an accredited supplier (Trusted Foundry) for the US defense sector, where AI solutions require guaranteed absence of embedded devices.
7. Conclusion
The GlobalFoundries Project - This is a clear example of how the rejection of direct competition in the gigahertz and nanometer "arms race" allowed the company to become a key technological arbiter in the segment of specialized solutions.
Without the chips from GlobalFoundries, the development of AI would run into physical barriers to heat generation during data transmission and energy consumption on end devices. The company is powering the artificial intelligence revolution not with head-on computing, but with mission-critical photonics, RF interfaces, and ultra-energy-efficient FD-SOI technologies.
1. Введение: Закулисье полупроводниковой индустрии
Эпоха искусственного интеллекта ассоциируется у большинства с суперкомпьютерами, графическими процессорами (GPU) от NVIDIA или специализированными ускорителями от AMD, производимыми по ультрапередовым техпроцессам (3 нм, 4 нм, 5 нм) на заводах TSMC. Однако экосистема ИИ - это не только вычислительные ядра (Compute). Это сложнейший симбиоз передатчиков данных, сенсоров, систем питания, высокочастотных модулей связи и энергоэффективных нейросетевых чипов на конечном оборудовании.
В этом фундаментальном контексте GlobalFoundries (NASDAQ: GFS) - один из крупнейших независимых контрактных производителей полупроводников в мире (Pure-Play Foundry) - играет стратегическую и незаменимую роль.
Хотя GlobalFoundries не конкурирует с TSMC и Samsung в гонке «нанометров» для монолитных гигантских кристаллов, компания контролирует критически важные технологические узлы, без которых функционирование ЦОД (дата-центров) ИИ и локального (Edge) ИИ невозможно.
2. История создания и поворотный момент 2018 года
Возникновение из недр AMD и покупка IBM Microelectronics
GlobalFoundries была создана в марте 2009 года путем выделения производственных мощностей компании AMD (Advanced Micro Devices) в отдельный бизнес при финансовой поддержке инвестиционного фонда Mubadala Development Company (Абу-Даби).
Главными вехами развития стали:
- 2010 год: Поглощение сингапурского контрактного производителя Chartered Semiconductor, что дало GF производственную базу в Азии и доступ к широкому спектру технологических процессов.
- 2015 год: Покупка убыточного полупроводникового подразделения IBM Microelectronics. Эта сделка передала GlobalFoundries не только заводы в штатах Нью-Йорк и Вермонт, но и ценнейший портфель патентов IBM, а также команду ведущих инженеров-исследователей.
[AMD Manufacturing] + [Chartered Semiconductor] + [IBM Microelectronics]
↓
GlobalFoundries
Поворотное решение 2018 года: Отказ от гонки техпроцессов (Sub-7nm)
До 2018 года GlobalFoundries пыталась идти в ногу с TSMC, Samsung и Intel, разрабатывая свой 7-нанометровый техпроцесс с использованием фотолитографии в глубоком ультрафиолете (EUV). Однако в августе 2018 года руководство GF под руководством генерального директора Тома Колфилда (Tom Caulfield) приняло стратегическое решение: полностью прекратить разработку техпроцессов 7 нм и ниже.
Причина поворота: Затраты на разработку и оборудование для EUV-литографии экспоненциально росли (десятки миллиардов долларов на один завод), а окупаемость гарантировалась лишь единицами клиентов (Apple, NVIDIA, AMD). GF перенаправила капвложения в дифференцированные (специализированные) технологии: FD-SOI, кремниевую фотонику (Silicon Photonics), RF-SOI и силовой кремний.
3. Технологический стек GlobalFoundries
Вместо банального уменьшения транзисторов GlobalFoundries сфокусировалась на создании узкоспециализированных транзисторных архитектур.
| Технология | Описание | Ключевое применение |
| FD-SOI (22FDX, 12FDX) | Полностью обедненный кремний на изоляторе (Fully Depleted Silicon-On-Insulator). Позволяет управлять напряжением через обратное смещение подложки (Body Biasing). | Ультра-низкое энергопотребление, Always-On ИИ-сенсоры, Edge AI, автопром. |
| RF-SOI & SiGe | Кремний-германиевые и радиочастотные структуры для работы с сигналами высокой частоты (до сотен ГГц). | 5G/6G приемопередатчики, радары, спутниковая связь, оптические трансиверы. |
| Silicon Photonics (GF Fotonix™ / SCALE) | Интеграция оптических (лазерных) компонентов и электроники на одном кремниевом кристалле. | Оптические межсоединения ЦОД ИИ, Co-Packaged Optics (CPO). |
| Advanced Packaging & Chiplets | 2.5D/3D гетерогенная сборка кристаллов (Interposers, TSV, wafer bonding). | Объединение вычислительных чипов 3 нм с оптическими и памятью. |
4. Прямая и косвенная связь GlobalFoundries с искусственным интеллектом
Связь GlobalFoundries с современным ИИ не просто существует - она является критической. Если ускорители от NVIDIA или Google TPU - это «мозг» ИИ-системы, то решения GlobalFoundries - это её «нервная система» (высокоскоростная передача данных) и «органы чувств» (сенсоры Edge AI).
А. Преодоление «узкого горлышка» данных: Кремниевая фотоника (Silicon Photonics)
Главная проблема современных кластеров обучения ИИ (состоящих из десятков тысяч GPU) - это не скорость вычислительных ядер, а узкое горлышко передачи данных (Data Bottleneck) и энергопотребление медных кабелей. Медные соединения выделяют слишком много тепла и имеют ограничения по полосе пропускания при передаче терабит данных в секунду.
- Решение GF: Платформы GF Fotonix™ и SCALE (Silicon Photonics Co-packaged Advanced Light Engine).
- Принцип работы: Медные электрические дорожки заменяются оптическими (световыми) гидами внутри кремния. Это позволяет передавать данные со скоростью 1.6 Тбит/с - 3.2 Тбит/с на порт при снижении энергопотребления в разы.
- Пакетная интеграция (CPO - Co-Packaged Optics): GF производит оптические движки, которые монтируются на одну подложку рядом с 3-нанометровыми ускорителями ИИ. Это стандарт де-факто для будущих суперкомпьютеров ИИ от Microsoft, Alphabet, Meta и Amazon.
Б. Периферийный ИИ (Edge AI) и технологии FD-SOI
Не весь ИИ работает в облаке. Распознавание голоса в смарт-часах, системы автономного вождения (ADAS), робототехника и локальные нейросети требуют обработки данных непосредственно на устройстве в условиях жесткого лимита батареи.
- Роль FD-SOI (22FDX / 12FDX): Транзисторы FD-SOI от GlobalFoundries способны работать при сверхнизком напряжении (менее 0.5 В) с ничтожными токами утечки.
- Это идеальная среда для интеграции NPU (Neural Processing Unit) начального уровня и микроконтроллеров ИИ, которые должны оставаться включенными 24/7 (Always-On).
- Автомобильный ИИ (Physical AI): Автомобильные чипы ИИ требуют высокой устойчивости к температурам (до 150°C) и надежности. Автомобильный сегмент приносит GF заметную долю выручки благодаря поставкам процессоров управления и обработки датчиков.
В. Чиплеты и гетерогенная интеграция
Современный ИИ-процессор - это монолитный кристалл редкой формы. Рынок переходит на чиплетную архитектуру (Chiplets):
- Вычислительные ядра (Compute cores) изготавливаются на TSMC по техпроцессу 3 нм.
- Ввод-вывод (I/O), радиочастотные блоки и оптические модули создаются на GlobalFoundries по техпроцессам 12–22 нм (где меньшие нанометры не дают физического преимущества).
- Все элементы объединяются на 2.5D-интерпозере от GlobalFoundries.
5. Сравнительный анализ: TSMC vs. GlobalFoundries в инфраструктуре ИИ
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ СУПЕРКОМПЬЮТЕР ИИ / ЦОД │
├────────────────────────────────┬────────────────────────────────┤
│ TSMC / Samsung / Intel │ GlobalFoundries │
├────────────────────────────────┼────────────────────────────────┤
│ • Монолитные вычисления (GPGPU)│ • Оптические межсоединения(CPO)│
│ • Нейронные матрицы (Tensor) │ • RF-модули связи (5G/6G) │
│ • Ультрапередовые 노ды (2-5 нм) │ • Управление питанием (Power) │
└────────────────────────────────┴────────────────────────────────┘
| Параметр | TSMC | GlobalFoundries |
| Основная специализация | Максимальная плотность транзисторов для Compute (3 нм, 2 нм). | Высокая функциональная интеграция (SOI, Photonics, RF, Power). |
| Роль в ИИ | Создание «мозга» (NVIDIA H100/B200, AMD MI300). | Создание «нервной системы» (Silicon Photonics, CPO) и Edge AI. |
| Затраты на капвложения (CapEx) | Гигантские ($30-40 млрд в год на EUV-оборудование). | Умеренные, с упором на рентабельность и специализированный R&D. |
6. Геополитика и CHIPS Act: Стратегический щит США и Европы
После 2020 года производство чипов стало вопросом национальной безопасности. Почти 90% передовой логики производится на Тайване (TSMC). В случае геополитического кризиса цепочки поставок ИИ будут разрушены.
GlobalFoundries обладает уникальным статусом:
- Географическая диверсификация: Заводы компании расположены в США (Мальта и Ист-Фишкилл, Нью-Йорк; Берлингтон, Вермонт), Германии (Дрезден) и Сингапуре.
- Финансирование CHIPS Act: GF получила миллиардные субсидии от правительства США (в рамках Закона о чипах) и европейских инициатив (FAMES Pilot Line) для расширения производства.
- Сертификация Defense/Aerospace: GF является аккредитованным поставщиком (Trusted Foundry) для оборонного сектора США, где ИИ-решения требуют гарантированного отсутствия закладных устройств.
7. Заключение
Проект GlobalFoundries - это наглядный пример того, как отказ от прямой конкуренции в гигагерцовой и нанометровой «гонке вооружений» позволил компании стать ключевым технологическим арбитром в сегменте специализированных решений.
Без чипов от GlobalFoundries развитие ИИ уперлось бы в физические барьеры выделения тепла при передаче данных и энергопотребления на конечных устройствах. Компания снабжает революцию искусственного интеллекта не вычислениями «в лоб», а критически важной фотоникой, радиочастотными интерфейсами и сверх-энергоэффективными технологиями FD-SOI.
Share
