Hvordan klassifisere halvledere

Det er seks klassifikasjoner for halvledere, som er klassifisert etter produktstandard, prosesseringssignaltype, produksjonsprosess, bruksfunksjon, applikasjonsfelt og designmetode.

1ã Klassifisering etter produktstandard

Halvledere kan deles inn i fire kategorier: integrerte kretser, diskrete enheter, fotoelektriske enheter og sensorer. Blant dem er integrerte kretser de viktigste.

Integrerte kretser, nemlig IC-er, brikker og brikker. Integrerte kretser kan videre deles inn i fire underområder: analoge kretser, logiske kretser, mikroprosessorer og minne. I massemedier blir sensorer, diskrete enheter osv. også referert til som ICer eller brikker.

I 2019 sto integrerte kretser for 84 % av det globale halvlederproduktsalget, langt høyere enn 3 % av diskrete enheter, 8 % av fotoelektriske enheter og 3 % av sensorer.

2ã Klassifisering etter prosesseringssignal

En brikke som behandler flere analoge signaler er en analog brikke, og en brikke som behandler flere digitale signaler er en digital brikke.

Analoge signaler er ganske enkelt signaler som sendes ut kontinuerlig, for eksempel lyd. Den vanligste typen i naturen er analoge signaler. Det tilsvarende er et diskret digitalt signal sammensatt av 0 og 1 og ikke-logiske porter.

Analoge signaler og digitale signaler kan konverteres til hverandre. For eksempel er bildet på en mobiltelefon et analogt signal, som kan konverteres til et digitalt signal gjennom en ADC-omformer, behandles av en digital brikke, og til slutt konverteres til et analogt signal gjennom en DAC-omformer.

Vanlige analoge brikker inkluderer operasjonsforsterkere, digital til analog-omformere, faselåste sløyfer, strømstyringsbrikker, komparatorer og så videre.

Vanlige digitale brikker inkluderer digitale IC-er for generelle formål og dedikerte digitale IC-er (ASIC). Generelle digitale IC-er inkluderer minne DRAM, mikrokontroller MCU, mikroprosessor MPU og så videre. En dedikert IC er en krets designet for en spesifikk brukers spesifikke formål.

3ã Klassifisering etter produksjonsprosess

Vi hører ofte begrepet "7nm" eller "14nm" brikke, der nanometer refererer til gatelengden til transistoren inne i brikken, som er minimum linjebredde inne i brikken. Kort fortalt refererer det til avstanden mellom linjene.

Den nåværende produksjonsprosessen tar 28 nm som vannskille, og de under 28 nm omtales som avanserte produksjonsprosesser. For øyeblikket er den mest avanserte produksjonsprosessen på fastlands-Kina SMICs 14nm. TSMC og Samsung er for tiden de eneste selskapene i verden som planlegger å masseprodusere 5nm, 3nm og 2nm.

Generelt sett, jo mer avansert produksjonsprosessen er, jo høyere ytelse har brikken, og jo høyere produksjonskostnad. Generelt er FoU-investeringen for en 28nm brikkedesign så høy som 1-2 milliarder yuan, mens en 14nm brikke krever 2-3 milliarder yuan.

4ã Klassifisering etter bruksfunksjon

Vi kan analogisere i henhold til menneskelige organer:

Hjerne - Beregningsfunksjon, brukt til beregningsanalyse, delt inn i hovedkontrollbrikke og hjelpebrikke. Hovedkontrollbrikken inkluderer en CPU, FPGA og MCU, mens tilleggsbrikken inkluderer en GPU som er ansvarlig for grafikk og bildebehandling og en AI-brikke som er ansvarlig for databehandling med kunstig intelligens.

Cerebral cortex - Datalagringsfunksjoner, som DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM), etc.

Fem sanser - sansefunksjoner, hovedsakelig inkludert sensorer, som MEMS, fingeravtrykkbrikker (mikrofon MEMS, CIS), etc.

Lemmer - Overføringsfunksjoner, som Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB-grensesnitt (HDMI-grensesnitt, stasjonskontroll), for dataoverføring.

Hjerte - Energiforsyning, som DC-AC, LDO, etc.

5ã Klassifisering etter bruksfelt

Den kan deles inn i fire kategorier, nemlig sivil klasse, industriell klasse, bilklasse og militær klasse.

6ã Klassifisering etter designmetode

I dag er det to store leire for halvlederdesign, den ene er myk og den andre er hard, nemlig FPGA og ASIC. FPGA ble utviklet først og er fortsatt mainstream. FPGA er en generell programmerbar logikkbrikke som kan programmeres DIY for å implementere ulike digitale kretser. ASIC er en dedikert digital brikke. Etter å ha designet en digital krets, kan den genererte brikken ikke endres. FPGA kan rekonstruere og definere brikkefunksjoner med sterk fleksibilitet, mens ASIC har sterkere spesifisitet.