Как классифицировать полупроводники

Существует шесть классификаций полупроводников, которые классифицируются по стандарту продукта, типу сигнала обработки, производственному процессу, функции использования, области применения и методу проектирования.

1ã Классификация по стандарту продукта

Полупроводники можно разделить на четыре категории: интегральные схемы, дискретные устройства, фотоэлектрические устройства и датчики. Среди них наиболее важными являются интегральные схемы.

Интегральные схемы, а именно ИС, микросхемы и микросхемы. Интегральные схемы можно разделить на четыре подобласти: аналоговые схемы, логические схемы, микропроцессоры и память. В средствах массовой информации датчики, дискретные устройства и т. д. также называют ИС или чипами.

В 2019 году на интегральные схемы приходилось 84% мировых продаж полупроводниковой продукции, что намного превышает 3% дискретных устройств, 8% фотоэлектрических устройств и 3% датчиков.

2ã Классификация по сигналу обработки

Микросхема, которая обрабатывает больше аналоговых сигналов, называется аналоговой микросхемой, а микросхема, которая обрабатывает больше цифровых сигналов, — цифровой микросхемой.

Аналоговые сигналы — это просто сигналы, которые непрерывно излучаются, например звук. Наиболее распространенным типом в природе являются аналоговые сигналы. Соответствующим является дискретный цифровой сигнал, состоящий из 0 и 1 и нелогических вентилей.

Аналоговые сигналы и цифровые сигналы могут быть преобразованы друг в друга. Например, изображение на мобильном телефоне представляет собой аналоговый сигнал, который можно преобразовать в цифровой сигнал с помощью преобразователя АЦП, обработать цифровым чипом и, наконец, преобразовать в аналоговый сигнал с помощью преобразователя ЦАП.

Обычные аналоговые микросхемы включают операционные усилители, цифро-аналоговые преобразователи, контуры фазовой автоподстройки частоты, микросхемы управления питанием, компараторы и т. д.

Общие цифровые микросхемы включают в себя цифровые микросхемы общего назначения и специализированные цифровые микросхемы (ASIC). Общие цифровые ИС включают память DRAM, микроконтроллер MCU, микропроцессор MPU и так далее. Выделенная ИС — это схема, разработанная для конкретной цели конкретного пользователя.

3ã Классификация по производственному процессу

Мы часто слышим термин «чип 7 нм» или «14 нм», в котором нанометры относятся к длине затвора транзистора внутри чипа, что является минимальной шириной линии внутри чипа. Короче говоря, это относится к расстоянию между линиями.

Текущий производственный процесс берет 28 нм в качестве водораздела, а те, что ниже 28 нм, называются передовыми производственными процессами. В настоящее время самым передовым производственным процессом в материковом Китае является 14-нанометровый техпроцесс компании SMIC. TSMC и Samsung в настоящее время являются единственными компаниями в мире, которые планируют массовое производство 5-нм, 3-нм и 2-нм техпроцессов.

Вообще говоря, чем совершеннее производственный процесс, тем выше производительность чипа и тем выше стоимость производства. Как правило, инвестиции в исследования и разработки для 28-нм чипа достигают 1-2 млрд юаней, а для 14-нм чипа требуется 2-3 млрд юаней.

4ã Классификация по функции использования

Мы можем провести аналогию с человеческими органами:

Мозг - вычислительная функция, используемая для вычислительного анализа, разделенная на основной управляющий чип и вспомогательный чип. Основная микросхема управления включает в себя ЦП, ПЛИС и микроконтроллер, а вспомогательная микросхема включает в себя графический процессор, отвечающий за графику и обработку изображений, и микросхему ИИ, отвечающую за вычисления искусственного интеллекта.

Кора головного мозга — функции хранения данных, такие как DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) и т. д.

Пять чувств - сенсорные функции, в основном включающие датчики, такие как MEMS, чипы отпечатков пальцев (микрофон MEMS, CIS) и т. д.

Конечности - функции передачи, такие как интерфейсы Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (интерфейс HDMI, управление приводом), для передачи данных.

Сердце — источник энергии, такой как DC-AC, LDO и т. д.

5ã Классификация по области применения

Его можно разделить на четыре категории, а именно: гражданский класс, промышленный класс, автомобильный класс и военный класс.

6ã Классификация по методу проектирования

На сегодняшний день существует два основных лагеря полупроводникового дизайна, один мягкий, а другой жесткий, а именно FPGA и ASIC. ПЛИС была разработана первой и до сих пор остается основной. FPGA — это программируемая логическая микросхема общего назначения, которую можно самостоятельно запрограммировать для реализации различных цифровых схем. ASIC — это специальный цифровой чип. После разработки цифровой схемы сгенерированный чип не может быть изменен. FPGA может реконструировать и определять функции чипа с высокой гибкостью, в то время как ASIC обладает более высокой специфичностью.