Hur man klassificerar halvledare

Det finns sex klassificeringar för halvledare, som klassificeras efter produktstandard, bearbetningssignaltyp, tillverkningsprocess, användningsfunktion, applikationsområde och designmetod.

1ã Klassificering efter produktstandard

Halvledare kan delas in i fyra kategorier: integrerade kretsar, diskreta enheter, fotoelektriska enheter och sensorer. Bland dem är integrerade kretsar de viktigaste.

Integrerade kretsar, nämligen IC, chips och chips. Integrerade kretsar kan vidare delas in i fyra underområden: analoga kretsar, logiska kretsar, mikroprocessorer och minne. I massmedia kallas sensorer, diskreta enheter etc. även IC eller chips.

Under 2019 stod integrerade kretsar för 84 % av den globala försäljningen av halvledarprodukter, mycket mer än 3 % av diskreta enheter, 8 % av fotoelektriska enheter och 3 % av sensorer.

2ã Klassificering genom bearbetningssignal

Ett chip som bearbetar fler analoga signaler är ett analogt chip, och ett chip som bearbetar fler digitala signaler är ett digitalt chip.

Analoga signaler är helt enkelt signaler som sänds ut kontinuerligt, till exempel ljud. Den vanligaste typen i naturen är analoga signaler. Motsvarande är en diskret digital signal som består av 0 och 1 och icke-logiska grindar.

Analoga signaler och digitala signaler kan konverteras till varandra. Till exempel är bilden på en mobiltelefon en analog signal, som kan omvandlas till en digital signal genom en ADC-omvandlare, bearbetas av ett digitalt chip och slutligen omvandlas till en analog signal genom en DAC-omvandlare.

Vanliga analoga kretsar inkluderar operationsförstärkare, digital till analog-omvandlare, faslåsta slingor, strömhanteringschips, komparatorer och så vidare.

Vanliga digitala kretsar inkluderar digitala IC:er för allmänna ändamål och dedikerade digitala IC:er (ASIC). Allmänna digitala IC:er inkluderar minnes-DRAM, mikrokontroller-MCU, mikroprocessor-MPU och så vidare. En dedikerad IC är en krets designad för en specifik användares specifika syfte.

3ã Klassificering efter tillverkningsprocess

Vi hör ofta termen "7nm" eller "14nm" chip, där nanometer refererar till gate-längden på transistorn inuti chipet, vilket är den minsta linjebredden inuti chipet. Kortfattat avser det avståndet mellan linjerna.

Den nuvarande tillverkningsprocessen tar 28 nm som vattendelare, och de under 28 nm kallas avancerade tillverkningsprocesser. För närvarande är den mest avancerade tillverkningsprocessen på Kinas fastland SMIC:s 14nm. TSMC och Samsung är för närvarande de enda företagen i världen som planerar att massproducera 5nm, 3nm och 2nm.

Generellt sett gäller att ju mer avancerad tillverkningsprocessen är, desto högre prestanda har chipet och desto högre tillverkningskostnad. I allmänhet är FoU-investeringen för en 28nm-chipdesign så hög som 1-2 miljarder yuan, medan ett 14nm-chip kräver 2-3 miljarder yuan.

4ã Klassificering efter användningsfunktion

Vi kan analogisera efter mänskliga organ:

Hjärna - Beräkningsfunktion, som används för beräkningsanalys, uppdelad i huvudkontrollchip och hjälpchip. Det huvudsakliga kontrollchippet inkluderar en CPU, FPGA och MCU, medan det extra chippet inkluderar en GPU som ansvarar för grafik och bildbehandling och ett AI-chip som ansvarar för datorer med artificiell intelligens.

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

Fem sinnen - avkänningsfunktioner, främst inklusive sensorer, såsom MEMS, fingeravtryckschips (mikrofon MEMS, CIS), etc.

Extremiteter - Överföringsfunktioner, såsom Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB-gränssnitt (HDMI-gränssnitt, enhetskontroll), för dataöverföring.

Hjärta - Energiförsörjning, såsom DC-AC, LDO, etc.

5ã Klassificering efter användningsområde

Det kan delas in i fyra kategorier, nämligen civil kvalitet, industriell kvalitet, fordonskvalitet och militär klass.

6ã Klassificering enligt designmetod

Idag finns det två stora läger för halvledardesign, det ena är mjukt och det andra är hårt, nämligen FPGA och ASIC. FPGA utvecklades först och är fortfarande mainstream. FPGA är ett allmänt programmerbart logikchip som kan programmeras DIY för att implementera olika digitala kretsar. ASIC är ett dedikerat digitalt chip. Efter att ha designat en digital krets kan det genererade chippet inte ändras. FPGA kan rekonstruera och definiera chipfunktioner med stark flexibilitet, medan ASIC har starkare specificitet.