Kuinka luokitella puolijohteet

Puolijohteille on kuusi luokitusta, jotka luokitellaan tuotestandardin, prosessointisignaalin tyypin, valmistusprosessin, käyttötoiminnon, sovellusalueen ja suunnittelutavan mukaan.

1ã Luokittelu tuotestandardien mukaan

Puolijohteet voidaan jakaa neljään luokkaan: integroidut piirit, erilliset laitteet, valosähköiset laitteet ja anturit. Niistä integroidut piirit ovat tärkeimpiä.

Integroidut piirit, nimittäin IC:t, sirut ja sirut. Integroidut piirit voidaan jakaa edelleen neljään ala-alueeseen: analogiset piirit, logiikkapiirit, mikroprosessorit ja muisti. Joukkomediassa antureita, erillisiä laitteita jne. kutsutaan myös IC:iksi tai siruiksi.

Vuonna 2019 integroitujen piirien osuus puolijohdetuotteiden maailmanlaajuisesta myynnistä oli 84 %, erillisistä laitteista yli 3 %, valosähköisistä laitteista 8 % ja antureista 3 %.

2ã Luokittelu signaalinkäsittelyn mukaan

Siru, joka käsittelee enemmän analogisia signaaleja, on analoginen siru, ja siru, joka käsittelee enemmän digitaalisia signaaleja, on digitaalinen siru.

Analogiset signaalit ovat yksinkertaisesti jatkuvasti lähetettyjä signaaleja, kuten ääntä. Yleisin luonnossa tyyppi on analogiset signaalit. Vastaava on diskreetti digitaalinen signaali, joka koostuu 0:sta ja 1:stä ja ei-loogisista porteista.

Analogiset signaalit ja digitaaliset signaalit voidaan muuntaa toisiinsa. Esimerkiksi matkapuhelimen kuva on analoginen signaali, joka voidaan muuntaa digitaaliseksi signaaliksi ADC-muuntimen kautta, käsitellä digitaalisella sirulla ja lopuksi muuntaa analogiseksi signaaliksi DAC-muuntimen kautta.

Yleisiä analogisia siruja ovat operaatiovahvistimet, digitaali-analogimuuntimet, vaihelukitut silmukat, virranhallintapiirit, vertailijat ja niin edelleen.

Yleisiä digitaalisia siruja ovat yleiskäyttöiset digitaaliset IC:t ja erilliset digitaaliset IC:t (ASIC). Yleisiä digitaalisia IC:itä ovat DRAM-muisti, mikro-ohjain MCU, mikroprosessori-MPU ja niin edelleen. Erillinen IC on piiri, joka on suunniteltu tietylle käyttäjälle tiettyyn tarkoitukseen.

3ã Luokittelu valmistusprosessin mukaan

Usein kuulemme termin "7 nm" tai "14 nm" siru, jossa nanometrit viittaavat transistorin hilan pituuteen sirun sisällä, joka on pienin linjan leveys sirun sisällä. Lyhyesti sanottuna se viittaa rivien väliseen etäisyyteen.

Nykyinen valmistusprosessi vie 28 nm:n vedenjakajaksi, ja alle 28 nm:n pituisia kutsutaan edistyneiksi valmistusprosesseiksi. Tällä hetkellä Manner-Kiinan edistynein valmistusprosessi on SMIC:n 14 nm. TSMC ja Samsung ovat tällä hetkellä ainoita yrityksiä maailmassa, jotka suunnittelevat massatuotantoa 5nm, 3nm ja 2nm.

Yleisesti ottaen mitä edistyneempi valmistusprosessi on, sitä korkeampi on sirun suorituskyky ja korkeammat valmistuskustannukset. Yleensä 28 nm:n sirusuunnittelun T&K-investoinnit ovat jopa 1-2 miljardia yuania, kun taas 14 nm:n siru vaatii 2-3 miljardia juania.

4ã Luokittelu käyttötoiminnon mukaan

Voimme analogisoida ihmisen elinten mukaan:

Brain - Laskennallinen toiminto, jota käytetään laskennalliseen analyysiin, jaettu pääohjaussiruun ja apusiruun. Pääohjaussiru sisältää CPU:n, FPGA:n ja MCU:n, kun taas lisäsiru sisältää grafiikan ja kuvankäsittelystä vastaavan GPU:n sekä tekoälyn laskennasta vastaavan AI-sirun.

Aivokuori - Tietojen tallennustoiminnot, kuten DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) jne.

Viisi aistia - tunnistustoimintoja, jotka sisältävät pääasiassa antureita, kuten MEMS, sormenjälkisiruja (mikrofoni MEMS, CIS) jne.

Limbs - Siirtotoiminnot, kuten Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (HDMI-liitäntä, aseman ohjaus) liitännät tiedonsiirtoon.

Sydän - Energiansyöttö, kuten DC-AC, LDO jne.

5ã Luokittelu sovelluskentän mukaan

Se voidaan jakaa neljään luokkaan, nimittäin siviililuokkaan, teollisuusluokkaan, autoluokkaan ja sotilasluokkaan.

6ã Luokittelu suunnittelumenetelmän mukaan

Nykyään puolijohdesuunnittelussa on kaksi suurta leiriä, joista toinen on pehmeä ja toinen kova, nimittäin FPGA ja ASIC. FPGA kehitettiin ensin ja on edelleen valtavirta. FPGA on yleiskäyttöinen ohjelmoitava logiikkasiru, joka voidaan itse ohjelmoida toteuttamaan erilaisia ​​digitaalisia piirejä. ASIC on omistettu digitaalinen siru. Digitaalisen piirin suunnittelun jälkeen luotua sirua ei voi muuttaa. FPGA voi rekonstruoida ja määritellä sirutoimintoja erittäin joustavasti, kun taas ASIC:lla on vahvempi spesifisyys.