Come classificare i semiconduttori

Esistono sei classificazioni per i semiconduttori, classificate per standard di prodotto, tipo di segnale di elaborazione, processo di produzione, funzione di utilizzo, campo di applicazione e metodo di progettazione.

1ã Classificazione per standard di prodotto

I semiconduttori possono essere suddivisi in quattro categorie: circuiti integrati, dispositivi discreti, dispositivi fotoelettrici e sensori. Tra questi, i circuiti integrati sono i più importanti.

Circuiti integrati, ovvero circuiti integrati, chip e chip. I circuiti integrati possono essere ulteriormente suddivisi in quattro sottoaree: circuiti analogici, circuiti logici, microprocessori e memoria. Nei mass media, i sensori, i dispositivi discreti, ecc. sono anche indicati come circuiti integrati o chip.

Nel 2019, i circuiti integrati hanno rappresentato l'84% delle vendite globali di prodotti a semiconduttore, di gran lunga superiori al 3% dei dispositivi discreti, all'8% dei dispositivi fotoelettrici e al 3% dei sensori.

2ã Classificazione in base al segnale di elaborazione

Un chip che elabora più segnali analogici è un chip analogico e un chip che elabora più segnali digitali è un chip digitale.

I segnali analogici sono semplicemente segnali che vengono continuamente emessi, come il suono. Il tipo più comune in natura sono i segnali analogici. Il corrispondente è un segnale digitale discreto composto da 0 e 1 e porte non logiche.

Segnali analogici e segnali digitali possono essere convertiti l'uno nell'altro. Ad esempio, l'immagine su un telefono cellulare è un segnale analogico, che può essere convertito in un segnale digitale tramite un convertitore ADC, elaborato da un chip digitale e infine convertito in un segnale analogico tramite un convertitore DAC.

I chip analogici comuni includono amplificatori operazionali, convertitori da digitale ad analogico, circuiti ad aggancio di fase, chip di gestione dell'alimentazione, comparatori e così via.

I chip digitali comuni includono circuiti integrati digitali generici e circuiti integrati digitali dedicati (ASIC). I circuiti integrati digitali generali includono memoria DRAM, microcontrollore MCU, microprocessore MPU e così via. Un circuito integrato dedicato è un circuito progettato per lo scopo specifico di un utente specifico.

3ã Classificazione per processo di fabbricazione

Spesso sentiamo il termine chip "7nm" o "14nm", in cui i nanometri si riferiscono alla lunghezza del gate del transistor all'interno del chip, che è la larghezza minima della linea all'interno del chip. In breve, si riferisce alla distanza tra le linee.

L'attuale processo di produzione prende 28 nm come spartiacque e quelli inferiori a 28 nm sono indicati come processi di produzione avanzati. Attualmente, il processo di produzione più avanzato nella Cina continentale è il 14nm di SMIC. TSMC e Samsung sono attualmente le uniche aziende al mondo che prevedono di produrre in serie 5nm, 3nm e 2nm.

In generale, più avanzato è il processo di produzione, maggiori sono le prestazioni del chip e maggiori sono i costi di produzione. In generale, l'investimento in ricerca e sviluppo per un progetto di chip a 28 nm è di 1-2 miliardi di yuan, mentre un chip a 14 nm richiede 2-3 miliardi di yuan.

4ã Classificazione per funzione d'uso

Possiamo analizzare in base agli organi umani:

Cervello - Funzione computazionale, utilizzata per l'analisi computazionale, suddivisa in chip di controllo principale e chip ausiliario. Il chip di controllo principale include una CPU, FPGA e MCU, mentre il chip ausiliario include una GPU responsabile dell'elaborazione grafica e delle immagini e un chip AI responsabile del calcolo dell'intelligenza artificiale.

Corteccia cerebrale - Funzioni di memorizzazione dei dati, come DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM), ecc.

Cinque sensi: funzioni di rilevamento, inclusi principalmente sensori, come MEMS, chip di impronte digitali (microfono MEMS, CIS), ecc.

Arti - Funzioni di trasferimento, come interfacce Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (interfaccia HDMI, controllo guida), per la trasmissione dei dati.

Cuore - Fornitura di energia, come CC-CA, LDO, ecc.

5ã Classificazione per campo di applicazione

Può essere suddiviso in quattro categorie, vale a dire, grado civile, grado industriale, grado automobilistico e grado militare.

6ã Classificazione per metodo di progettazione

Oggi ci sono due campi principali per la progettazione di semiconduttori, uno è morbido e l'altro è duro, vale a dire FPGA e ASIC. L'FPGA è stato sviluppato per primo ed è ancora il mainstream. FPGA è un chip logico programmabile generico che può essere programmato fai da te per implementare vari circuiti digitali. ASIC è un chip digitale dedicato. Dopo aver progettato un circuito digitale, il chip generato non può essere modificato. L'FPGA può ricostruire e definire le funzioni del chip con una forte flessibilità, mentre l'ASIC ha una specificità più forte.