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    芯片的分類

    時間:2021-12-07   訪問量:1226

      這幾年,在中興、華為和中芯國際等事件的推動下,關于「芯片」的話題數不勝數,但凡美國動作一次,芯片話題的熱度就提高一分,天天有人聊著芯片、芯片技術,喊著要發展芯片,然而關于芯片了解芯片多少呢?


      芯片的英文名就是Microchip又被稱為微電路、微芯片、集成電路,它其實是半導體元件產品的統稱。


      芯片分類


      芯片的分類有很多,按照不同的處理信號可分為模擬芯片和數字芯片兩種。


      簡單來說,模擬芯片利用的是晶體管的放大作用,而數字模擬芯片利用的是晶體的開關作用。具體來看,模擬芯片用來產生、放大和處理各種模擬信號,種類細且繁多,包括模數轉換芯片(ADC)、放大器芯片、電源管理芯片、PLL等等。模擬芯片設計的難點在于非理想效應過多,需要扎實的基礎知識和豐富的經驗,比如小信號分析、時域頻域分析等等。


      相比之下,數字芯片則是用來產生、放大和處理各種數字信號,數字芯片一般進行邏輯運算,CPU、內存芯片和DSP芯片都屬于數字芯片。數字芯片設計難點在于芯片規模大,工藝要求復雜,因此通常需要多團隊共同協同開發。


      按照使用功能來分類,主要有CPU、GPU、FPGA、DSP、ASIC等。


      CPU是中央處理器,它作為計算機系統的運算和控制核心,是信息處理、程序運行的最終執行單元。CPU是對計算機的所有硬件資源(如存儲器、輸入輸出單元)進行控制調配、執行通用運算的核心硬件單元。


      GPU即圖形處理器,又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片,是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設備(如平板電腦、智能手機等)上做圖像和圖形相關運算工作的微處理器。


      FPGA是在PAL、GAL等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。FPGA可以無限次編程,延時性比較低,同時擁有流水線并行和數據并行(GPU只有數據并行)、實時性最強、靈活性最高。


      DSP也就是能夠實現數字信號處理技術的芯片,DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構,具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。


      ASIC也就是人們常說的專用集成電路,它應特定用戶要求和特定電子系統的需要而設計、制造。目前用CPLD(復雜可編程邏輯器件)和FPGA(現場可編程邏輯陣列)來進行ASIC設計是最為流行的方式之一。與通用集成電路相比,ASIC體積更小、重量更輕、功耗更低、可靠性更高、性能更高、保密性更強,成本也進一步降低。


      芯片也可以按照制造工藝來分


      這種分類也很常見,如今芯片的制造工藝也成為人們重點關注的對象,制程越先進代表著芯片的性能水平越高。平時經常聽到5nm芯片,7nm芯片,14nm芯片等等,都是按照這個工藝來分的?,F在的工藝技術已經能達到5nm,下一步就是3nm。通常來說制程工藝越先進,芯片晶體管集成度越高,核心面積越小,成本越低,而性能會更強,不過這個說法是針對單一芯片而言的,如果放到全局來考慮就不一樣了。


      按照不同應用場景來分類,芯片又可以分為民用級(消費級),工業級,汽車級,軍工級芯片


      它們主要區別還是在工作溫范圍。軍工級芯片由于要面臨復雜的戰爭環境,其使用的電子器件要足夠的耐操,像導彈、衛星、坦克、航母里面的電子元器件,任何一個部分拿出來都是最先進的,領先工業級10年,領先商業級20年左右,最貴最精密度的都在軍工級中體現出來,其工作溫度在-55℃~+150℃;汽車級芯片工作溫度范圍-40℃~+125℃;工業級芯片比汽車級檔次稍微低一點,價格次之,精密度次之,工作溫度范圍在-40℃~+85℃;民用/消費級芯片就是市場上交易的那種,電腦、手機,你能看到的基本上都是商用的。不過產品質量也有所不同,比如微軟做的芯片就算是商業級里的軍工級,價格最便宜,最常見最實用,工作溫度范圍在0℃~+70℃。


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