Sådan klassificeres halvledere

Der er seks klassifikationer for halvledere, som er klassificeret efter produktstandard, behandlingssignaltype, fremstillingsproces, brugsfunktion, anvendelsesområde og designmetode.

1ã Klassificering efter produktstandard

Halvledere kan opdeles i fire kategorier: integrerede kredsløb, diskrete enheder, fotoelektriske enheder og sensorer. Blandt dem er integrerede kredsløb de vigtigste.

Integrerede kredsløb, nemlig IC'er, chips og chips. Integrerede kredsløb kan yderligere opdeles i fire underområder: analoge kredsløb, logiske kredsløb, mikroprocessorer og hukommelse. I massemedier omtales sensorer, diskrete enheder osv. også som IC'er eller chips.

I 2019 tegnede integrerede kredsløb sig for 84% af det globale halvlederproduktsalg, langt mere end 3% af diskrete enheder, 8% af fotoelektriske enheder og 3% af sensorer.

2ã Klassificering ved behandling af signal

En chip, der behandler flere analoge signaler, er en analog chip, og en chip, der behandler flere digitale signaler, er en digital chip.

Analoge signaler er ganske enkelt signaler, der konstant udsendes, såsom lyd. Den mest almindelige type i naturen er analoge signaler. Det tilsvarende er et diskret digitalt signal sammensat af 0 og 1 og ikke-logiske porte.

Analoge signaler og digitale signaler kan konverteres til hinanden. Eksempelvis er billedet på en mobiltelefon et analogt signal, som kan konverteres til et digitalt signal gennem en ADC-konverter, behandles af en digital chip og til sidst konverteres til et analogt signal gennem en DAC-konverter.

Almindelige analoge chips inkluderer operationsforstærkere, digital-til-analog-omformere, faselåste sløjfer, strømstyringschips, komparatorer og så videre.

Almindelige digitale chips omfatter digitale IC'er til generelle formål og dedikerede digitale IC'er (ASIC'er). Generelle digitale IC'er inkluderer hukommelse DRAM, mikrocontroller MCU, mikroprocessor MPU og så videre. En dedikeret IC er et kredsløb designet til en specifik brugers specifikke formål.

3ã Klassificering efter fremstillingsproces

Vi hører ofte udtrykket "7nm" eller "14nm" chip, hvor nanometer refererer til gate-længden af ​​transistoren inde i chippen, som er den mindste linjebredde inde i chippen. Kort sagt refererer det til afstanden mellem linjer.

Den nuværende fremstillingsproces tager 28 nm som vandskel, og dem under 28 nm omtales som avancerede fremstillingsprocesser. I øjeblikket er den mest avancerede fremstillingsproces på det kinesiske fastland SMICs 14nm. TSMC og Samsung er i øjeblikket de eneste virksomheder i verden, der planlægger at masseproducere 5nm, 3nm og 2nm.

Generelt gælder det, at jo mere avanceret fremstillingsprocessen er, jo højere ydeevne har chippen, og jo højere er fremstillingsomkostningerne. Generelt er R&D-investeringen for et 28nm-chipdesign så høj som 1-2 milliarder yuan, mens en 14nm-chip kræver 2-3 milliarder yuan.

4ã Klassificering efter brugsfunktion

Vi kan analogisere efter menneskelige organer:

Hjerne - Beregningsfunktion, brugt til beregningsanalyse, opdelt i hovedkontrolchip og hjælpechip. Hovedkontrolchippen inkluderer en CPU, FPGA og MCU, mens hjælpechippen inkluderer en GPU, der er ansvarlig for grafik og billedbehandling, og en AI-chip, der er ansvarlig for computere med kunstig intelligens.

Cerebral cortex - Datalagringsfunktioner, såsom DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) osv.

Fem sanser - sansefunktioner, hovedsageligt inklusive sensorer, såsom MEMS, fingeraftrykschips (mikrofon MEMS, CIS) osv.

Lemmer - Overførselsfunktioner, såsom Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB-grænseflader (HDMI-interface, drevstyring), til dataoverførsel.

Hjerte - Energiforsyning, såsom DC-AC, LDO osv.

5ã Klassificering efter anvendelsesområde

Det kan opdeles i fire kategorier, nemlig civil kvalitet, industriel kvalitet, bilkvalitet og militær kvalitet.

6ã Klassificering efter designmetode

I dag er der to store lejre for halvlederdesign, den ene er blød og den anden er hård, nemlig FPGA og ASIC. FPGA blev udviklet først og er stadig mainstream. FPGA er en generel programmerbar logisk chip, der kan programmeres DIY til at implementere forskellige digitale kredsløb. ASIC er en dedikeret digital chip. Efter at have designet et digitalt kredsløb, kan den genererede chip ikke ændres. FPGA kan rekonstruere og definere chipfunktioner med stærk fleksibilitet, mens ASIC har stærkere specificitet.