Ako klasifikovať polovodiče

Existuje šesť klasifikácií polovodičov, ktoré sú klasifikované podľa normy produktu, typu signálu spracovania, výrobného procesu, funkcie použitia, oblasti použitia a metódy návrhu.

1ã Klasifikácia podľa normy produktu

Polovodiče možno rozdeliť do štyroch kategórií: integrované obvody, diskrétne zariadenia, fotoelektrické zariadenia a senzory. Medzi nimi sú najdôležitejšie integrované obvody.

Integrované obvody, menovite integrované obvody, čipy a čipy. Integrované obvody možno ďalej rozdeliť do štyroch podoblastí: analógové obvody, logické obvody, mikroprocesory a pamäť. V masmédiách sa snímače, diskrétne zariadenia atď. označujú aj ako integrované obvody alebo čipy.

V roku 2019 predstavovali integrované obvody 84 % celosvetového predaja polovodičových produktov, čo je oveľa viac ako 3 % diskrétnych zariadení, 8 % fotoelektrických zariadení a 3 % senzorov.

2ã Klasifikácia podľa signálu spracovania

Čip, ktorý spracováva viac analógových signálov, je analógový čip a čip, ktorý spracováva viac digitálnych signálov, je digitálny čip.

Analógové signály sú jednoducho signály, ktoré sú nepretržite vysielané, ako napríklad zvuk. Najbežnejším typom v prírode sú analógové signály. Zodpovedajúci je diskrétny digitálny signál zložený z 0 a 1 a nelogických hradel.

Analógové a digitálne signály je možné navzájom konvertovať. Napríklad obraz na mobilnom telefóne je analógový signál, ktorý môže byť prevedený na digitálny signál cez ADC prevodník, spracovaný digitálnym čipom a nakoniec prevedený na analógový signál cez DAC prevodník.

Bežné analógové čipy zahŕňajú operačné zosilňovače, digitálno-analógové prevodníky, fázovo uzamknuté slučky, čipy na správu napájania, komparátory atď.

Bežné digitálne čipy zahŕňajú univerzálne digitálne integrované obvody a vyhradené digitálne integrované obvody (ASIC). Všeobecné digitálne integrované obvody zahŕňajú pamäť DRAM, mikrokontrolér MCU, mikroprocesor MPU atď. Vyhradený integrovaný obvod je obvod navrhnutý pre špecifický účel používateľa.

3ã Klasifikácia podľa výrobného procesu

Často počujeme termín „7nm“ alebo „14nm“ čip, v ktorom nanometre označujú dĺžku brány tranzistora vo vnútri čipu, čo je minimálna šírka čiary vo vnútri čipu. Stručne povedané, odkazuje na vzdialenosť medzi čiarami.

Súčasný výrobný proces trvá 28 nm ako povodie a procesy pod 28 nm sa označujú ako pokročilé výrobné procesy. V súčasnosti je najpokročilejším výrobným procesom v pevninskej Číne SMIC 14nm. TSMC a Samsung sú v súčasnosti jediné spoločnosti na svete, ktoré plánujú hromadnú výrobu 5nm, 3nm a 2nm.

Vo všeobecnosti platí, že čím pokročilejší je výrobný proces, tým vyšší je výkon čipu a tým vyššie sú výrobné náklady. Vo všeobecnosti sú investície do výskumu a vývoja pre 28nm čipový dizajn až 1-2 miliardy juanov, zatiaľ čo 14nm čip vyžaduje 2-3 miliardy juanov.

4ã Klasifikácia podľa funkcie použitia

Podľa ľudských orgánov môžeme prirovnať:

Mozog - Výpočtová funkcia, používaná na výpočtovú analýzu, rozdelená na hlavný riadiaci čip a pomocný čip. Hlavný riadiaci čip obsahuje CPU, FPGA a MCU, zatiaľ čo pomocný čip obsahuje GPU, ktorý má na starosti grafiku a spracovanie obrazu, a čip AI, ktorý má na starosti výpočtovú techniku ​​s umelou inteligenciou.

Mozgová kôra - Funkcie ukladania údajov, ako sú DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) atď.

Päť zmyslov - funkcie snímania, vrátane senzorov, ako sú MEMS, čipy odtlačkov prstov (mikrofón MEMS, CIS) atď.

Končatiny - Prenos funkcií, ako sú Bluetooth, WIFI, NB-IOT, rozhrania USB (rozhranie HDMI, ovládanie pohonu), na prenos dát.

Srdce - Dodávka energie, ako je DC-AC, LDO atď.

5ã Klasifikácia podľa oblasti použitia

Dá sa rozdeliť do štyroch kategórií, a to civilná, priemyselná, automobilová a vojenská.

6ã Klasifikácia podľa metódy návrhu

Dnes existujú dva hlavné tábory pre návrh polovodičov, jeden je mäkký a druhý tvrdý, a to FPGA a ASIC. FPGA bol vyvinutý ako prvý a stále je hlavným prúdom. FPGA je univerzálny programovateľný logický čip, ktorý je možné naprogramovať vlastnými rukami na implementáciu rôznych digitálnych obvodov. ASIC je vyhradený digitálny čip. Po návrhu digitálneho obvodu nie je možné vygenerovaný čip zmeniť. FPGA dokáže rekonštruovať a definovať funkcie čipu so silnou flexibilitou, zatiaľ čo ASIC má silnejšiu špecifickosť.