Kako razvrstiti polprevodnike

Obstaja šest klasifikacij za polprevodnike, ki so razvrščeni glede na standard izdelka, vrsto signala obdelave, proizvodni proces, funkcijo uporabe, področje uporabe in metodo načrtovanja.

1ã Razvrstitev po standardu izdelka

Polprevodnike lahko razdelimo v štiri kategorije: integrirana vezja, diskretne naprave, fotoelektrične naprave in senzorji. Med njimi so najpomembnejša integrirana vezja.

Integrirana vezja, in sicer IC, čipi in čipi. Integrirana vezja lahko nadalje razdelimo na štiri podpodročja: analogna vezja, logična vezja, mikroprocesorji in pomnilnik. V množičnih medijih se senzorji, diskretne naprave itd. imenujejo tudi IC ali čipi.

Leta 2019 so integrirana vezja predstavljala 84 % svetovne prodaje polprevodniških izdelkov, kar je veliko več kot 3 % diskretnih naprav, 8 % fotoelektričnih naprav in 3 % senzorjev.

2ã Razvrstitev po obdelavi signala

Čip, ki obdela več analognih signalov, je analogni čip, čip, ki obdela več digitalnih signalov, pa je digitalni čip.

Analogni signali so preprosto signali, ki se nenehno oddajajo, na primer zvok. Najpogostejša vrsta v naravi so analogni signali. Ustrezen je diskretni digitalni signal, sestavljen iz 0 in 1 ter nelogičnih vrat.

Analogne signale in digitalne signale je mogoče pretvoriti drug v drugega. Na primer, slika na mobilnem telefonu je analogni signal, ki ga je mogoče pretvoriti v digitalni signal prek ADC pretvornika, obdelati z digitalnim čipom in na koncu pretvoriti v analogni signal prek DAC pretvornika.

Običajni analogni čipi vključujejo operacijske ojačevalnike, digitalno-analogne pretvornike, fazno zaklenjene zanke, čipe za upravljanje porabe energije, primerjalnike itd.

Običajni digitalni čipi vključujejo digitalne IC za splošne namene in namenske digitalne IC (ASIC). Splošni digitalni IC-ji vključujejo pomnilnik DRAM, mikrokrmilnik MCU, mikroprocesor MPU itd. Namenski IC je vezje, zasnovano za posebne namene določenega uporabnika.

3ã Razvrstitev glede na proizvodni proces

Pogosto slišimo izraz "7nm" ali "14nm" čip, pri katerem se nanometri nanašajo na dolžino vrat tranzistorja znotraj čipa, kar je najmanjša širina črte znotraj čipa. Na kratko, nanaša se na razdaljo med črtami.

Trenutni proizvodni proces vzame 28 nm kot prelomnico, tisti pod 28 nm pa se imenujejo napredni proizvodni procesi. Trenutno je najnaprednejši proizvodni proces v celinski Kitajski 14nm SMIC. TSMC in Samsung sta trenutno edini podjetji na svetu, ki načrtujeta množično proizvodnjo 5nm, 3nm in 2nm.

Na splošno velja, da bolj napreden kot je proizvodni proces, večja je zmogljivost čipa in višji so stroški izdelave. Na splošno je naložba v raziskave in razvoj za 28-nanometrsko zasnovo čipov 1-2 milijardi juanov, medtem ko 14-nanometrski čip zahteva 2-3 milijarde juanov.

4ã Razvrstitev po funkciji uporabe

Analogiziramo lahko glede na človeške organe:

Možgani – računska funkcija, ki se uporablja za računalniško analizo, razdeljena na glavni krmilni čip in pomožni čip. Glavni krmilni čip vključuje CPE, FPGA in MCU, medtem ko pomožni čip vključuje GPE, ki je zadolžen za obdelavo grafike in slik, ter čip AI, ki je zadolžen za računalništvo z umetno inteligenco.

Možganska skorja - Funkcije za shranjevanje podatkov, kot so DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) itd.

Pet čutil - funkcije zaznavanja, ki vključujejo predvsem senzorje, kot so MEMS, čipi prstnih odtisov (mikrofon MEMS, CIS) itd.

Udi - Funkcije prenosa, kot so vmesniki Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (vmesnik HDMI, nadzor pogona) za prenos podatkov.

Srce - Oskrba z energijo, kot je DC-AC, LDO itd.

5ã Razvrstitev po področju uporabe

Razdelimo ga lahko v štiri kategorije, in sicer civilni razred, industrijski razred, avtomobilski razred in vojaški razred.

6ã Razvrstitev po metodi načrtovanja

Danes obstajata dva glavna tabora za načrtovanje polprevodnikov, eden je mehak in drugi trdi, in sicer FPGA in ASIC. FPGA je bil razvit prvi in ​​je še vedno glavni tok. FPGA je programljiv logični čip za splošno uporabo, ki ga lahko programirate sami za izvajanje različnih digitalnih vezij. ASIC je namenski digitalni čip. Po oblikovanju digitalnega vezja ustvarjenega čipa ni mogoče spremeniti. FPGA lahko rekonstruira in definira funkcije čipa z veliko prilagodljivostjo, medtem ko ima ASIC večjo specifičnost.