Как да класифицираме полупроводниците

Има шест класификации за полупроводници, които се класифицират по продуктов стандарт, тип обработка на сигнала, производствен процес, функция на използване, област на приложение и метод на проектиране.

1ã Класификация по продуктов стандарт

Полупроводниците могат да бъдат разделени на четири категории: интегрални схеми, дискретни устройства, фотоелектрически устройства и сензори. Сред тях най-важни са интегралните схеми.

Интегрални схеми, а именно ИС, чипове и чипове. Интегралните схеми могат допълнително да бъдат разделени на четири подобласти: аналогови схеми, логически схеми, микропроцесори и памет. В средствата за масова информация сензорите, дискретните устройства и т.н. се наричат ​​също интегрални схеми или чипове.

През 2019 г. интегралните схеми представляват 84% от глобалните продажби на полупроводникови продукти, много повече от 3% от дискретните устройства, 8% от фотоелектрическите устройства и 3% от сензорите.

2ã Класификация чрез обработка на сигнала

Чип, който обработва повече аналогови сигнали, е аналогов чип, а чип, който обработва повече цифрови сигнали, е цифров чип.

Аналоговите сигнали са просто сигнали, които се излъчват непрекъснато, като например звук. Най-често срещаният тип в природата са аналоговите сигнали. Съответстващият е дискретен цифров сигнал, съставен от 0 и 1 и нелогически гейтове.

Аналоговите и цифровите сигнали могат да се преобразуват един в друг. Например картината на мобилен телефон е аналогов сигнал, който може да бъде преобразуван в цифров сигнал чрез ADC преобразувател, обработен от цифров чип и накрая преобразуван в аналогов сигнал чрез DAC преобразувател.

Обичайните аналогови чипове включват операционни усилватели, цифрово-аналогови преобразуватели, фазово заключени контури, чипове за управление на мощността, компаратори и т.н.

Общите цифрови чипове включват цифрови интегрални схеми с общо предназначение и специални цифрови интегрални схеми (ASIC). Общите цифрови интегрални схеми включват памет DRAM, микроконтролер MCU, микропроцесор MPU и т.н. Специалната IC е схема, проектирана за конкретна цел на конкретен потребител.

3ã Класификация по производствен процес

Често чуваме термина "7nm" или "14nm" чип, в който нанометрите се отнасят до дължината на гейта на транзистора вътре в чипа, което е минималната ширина на линията вътре в чипа. Накратко, това се отнася до разстоянието между редовете.

Текущият производствен процес приема 28 nm като водораздел, а тези под 28 nm се наричат ​​усъвършенствани производствени процеси. В момента най-напредналият производствен процес в континентален Китай е 14nm на SMIC. TSMC и Samsung в момента са единствените компании в света, които планират да произвеждат масово 5nm, 3nm и 2nm.

Най-общо казано, колкото по-напреднал е производственият процес, толкова по-висока е производителността на чипа и по-високи са производствените разходи. Като цяло инвестицията в научноизследователска и развойна дейност за 28nm дизайн на чип е 1-2 милиарда юана, докато 14nm чип изисква 2-3 милиарда юана.

4ã Класификация по функция на употреба

Можем да направим аналогия според човешките органи:

Мозък - Изчислителна функция, използвана за изчислителен анализ, разделена на основен контролен чип и спомагателен чип. Основният контролен чип включва CPU, FPGA и MCU, докато спомагателният чип включва GPU, отговарящ за обработката на графики и изображения, и AI чип, отговарящ за изчисленията с изкуствен интелект.

Церебрална кора - Функции за съхранение на данни, като DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) и др.

Пет сетива - сензорни функции, включващи главно сензори, като MEMS, чипове за пръстови отпечатъци (микрофон MEMS, CIS) и др.

Крайници - Функции за прехвърляне, като Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (HDMI интерфейс, управление на устройството) интерфейси за предаване на данни.

Сърце - захранване с енергия, като DC-AC, LDO и др.

5ã Класификация по поле на приложение

Може да бъде разделен на четири категории, а именно граждански клас, индустриален клас, автомобилен клас и военен клас.

6ã Класификация по метод на проектиране

Днес има два основни лагера за проектиране на полупроводници, единият е мек, а другият е твърд, а именно FPGA и ASIC. FPGA е разработена първа и все още е масова. FPGA е програмируем логически чип с общо предназначение, който може да бъде програмиран DIY за прилагане на различни цифрови схеми. ASIC е специален цифров чип. След проектиране на цифрова схема, генерираният чип не може да бъде променен. FPGA може да реконструира и дефинира функциите на чипа със силна гъвкавост, докато ASIC има по-голяма специфичност.