Jak klasifikovat polovodiče

Existuje šest klasifikací polovodičů, které jsou klasifikovány podle normy produktu, typu signálu zpracování, výrobního procesu, funkce použití, oblasti aplikace a metody návrhu.

1ã Klasifikace podle normy produktu

Polovodiče lze rozdělit do čtyř kategorií: integrované obvody, diskrétní zařízení, fotoelektrická zařízení a senzory. Mezi nimi jsou nejdůležitější integrované obvody.

Integrované obvody, jmenovitě integrované obvody, čipy a čipy. Integrované obvody lze dále rozdělit do čtyř podoblastí: analogové obvody, logické obvody, mikroprocesory a paměti. V hromadných sdělovacích prostředcích jsou senzory, diskrétní zařízení atd. také označovány jako integrované obvody nebo čipy.

V roce 2019 představovaly integrované obvody 84 % celosvětového prodeje polovodičových produktů, což je mnohem více než 3 % diskrétních zařízení, 8 % fotoelektrických zařízení a 3 % senzorů.

2ã Klasifikace podle signálu zpracování

Čip, který zpracovává více analogových signálů, je analogový čip a čip, který zpracovává více digitálních signálů, je digitální čip.

Analogové signály jsou jednoduše signály, které jsou nepřetržitě vydávány, jako je zvuk. Nejběžnějším typem v přírodě jsou analogové signály. Odpovídající je diskrétní digitální signál složený z 0 a 1 a nelogických hradel.

Analogové a digitální signály lze vzájemně převádět. Například obraz na mobilním telefonu je analogový signál, který lze převést na digitální signál přes ADC převodník, zpracovat digitálním čipem a nakonec převést na analogový signál přes DAC převodník.

Mezi běžné analogové čipy patří operační zesilovače, digitálně-analogové převodníky, smyčky fázového závěsu, čipy pro řízení spotřeby, komparátory a tak dále.

Mezi běžné digitální čipy patří univerzální digitální integrované obvody a vyhrazené digitální integrované obvody (ASIC). Obecné digitální integrované obvody zahrnují paměť DRAM, mikrokontrolér MCU, mikroprocesor MPU a tak dále. Vyhrazený integrovaný obvod je obvod navržený pro konkrétní účel konkrétního uživatele.

3ã Klasifikace podle výrobního procesu

Často slýcháme termín „7nm“ nebo „14nm“ čip, ve kterém nanometry označují délku hradla tranzistoru uvnitř čipu, což je minimální šířka čáry uvnitř čipu. Stručně řečeno, odkazuje na vzdálenost mezi řádky.

Současný výrobní proces trvá 28 nm jako předěl a procesy pod 28 nm se označují jako pokročilé výrobní procesy. V současnosti je nejpokročilejším výrobním procesem v pevninské Číně 14nm SMIC. TSMC a Samsung jsou v současnosti jediné společnosti na světě, které plánují masovou výrobu 5nm, 3nm a 2nm.

Obecně lze říci, že čím pokročilejší je výrobní proces, tím vyšší je výkon čipu a tím vyšší jsou výrobní náklady. Obecně platí, že investice do výzkumu a vývoje pro návrh 28nm čipu činí 1–2 miliardy juanů, zatímco 14nm čip vyžaduje 2–3 miliardy juanů.

4ã Klasifikace podle funkce použití

Můžeme přirovnat podle lidských orgánů:

Mozek - Výpočetní funkce, používaná pro výpočetní analýzu, rozdělená na hlavní řídicí čip a pomocný čip. Hlavní řídicí čip obsahuje CPU, FPGA a MCU, zatímco pomocný čip obsahuje GPU, který má na starosti grafiku a zpracování obrazu, a čip AI, který má na starosti výpočty s umělou inteligencí.

Mozková kůra - Funkce ukládání dat, jako je DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) atd.

Pět smyslů - snímací funkce, včetně senzorů, jako jsou MEMS, čipy otisků prstů (mikrofon MEMS, CIS) atd.

Končetiny - Přenos funkcí, jako je Bluetooth, WIFI, NB-IOT, rozhraní USB (rozhraní HDMI, ovládání pohonu), pro přenos dat.

Srdce - Dodávka energie, jako je DC-AC, LDO atd.

5ã Klasifikace podle oblasti použití

Lze jej rozdělit do čtyř kategorií, a to civilní, průmyslová, automobilová a vojenská.

6ã Klasifikace podle metody návrhu

Dnes existují dva hlavní tábory pro návrh polovodičů, jeden je měkký a druhý tvrdý, konkrétně FPGA a ASIC. FPGA bylo vyvinuto jako první a stále je hlavním proudem. FPGA je univerzální programovatelný logický čip, který lze naprogramovat vlastními silami pro implementaci různých digitálních obvodů. ASIC je vyhrazený digitální čip. Po návrhu digitálního obvodu nelze vygenerovaný čip změnit. FPGA může rekonstruovat a definovat funkce čipu se silnou flexibilitou, zatímco ASIC má silnější specifičnost.