【干货】半导体分类知识大全

DT半导体材料 2024-01-16 18:20

提到半导体,大家应该都耳熟能详,但种类如此繁多,大家是否清楚地了解半导体产品的类别应该如何区分呢?今天,让小编来为大家科普一下半导体的几大产品类别和应用领域。

按照国际通行的半导体产品标准方式进行分类,半导体可以分为四类:集成电路,分立器件,传感器和光电器件。

01

按照处理信号分类
处理模拟信号的芯片叫做模拟芯片,处理数字信号的芯片叫做数字芯片。
模拟芯片产品种类多,常见的有集成运算放大器、数模转换器、乘法器、集成稳压器、定时器、信号发生器、比较器等,每一类产品根据客户对产品性能需求的不同会有很多个系列的产品。单一产品往往可以用在不同客户、不同领域,模拟芯片生命周期很长,终端客户需求稳定,周期性很弱。

数字芯片是近年来应用最广、发展最快的IC品种,可分为通用数字IC和专用数字IC。通用IC是指那些用户多、使用领域广泛、标准型的电路,如存储器(DRAM、FLASH等)、微型元件(微处理器MPU、微控制器MCU、数字处理器DSP等)、逻辑电路(门阵列、显示驱动器等)等,反映了数字IC的现状和水平。专用IC(ASIC)是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的电路。


02

按照制造工艺分类

这种分类可能是我们最为常见的,比如时常听到的14nm芯片、7nm芯片等就是按照制造工艺来划分芯片的。此处的7nm、14nm 是指芯片内部晶体管栅极的最小线宽(栅宽),下图展示国际上芯片制造工艺的进展。

一般情况下,工艺制程越先进,芯片的性能越高,但制程先进的芯片制造成本也高。市调机构指出,通常情况下,一款 28nm 芯片 设计的研发投入约 1-2 亿元,14nm 芯片约 2-3 亿元,研发周期约 1-2 年。现在工艺制程的发展已经逼近极限,从平衡成本和性能上来考虑,工艺制程并非越先进越好,而是选择合适的更好。不同种类的芯片在制程最优选择上会有差异,比如数字芯片对先进制程要求高,但是模拟芯片则不一定。


03

按照使用功能分类
此种分类方式应该是半导体元件分类中最复杂,但也是最常用的方式。
l 计算功能
这类芯片主要用作计算分析的,和人体大脑类似,分为主控芯片和辅助芯片。主控芯片中有CPU/SOC/FPGA/MCU,辅助芯片有主管图形图像处理的GPU和主打人工智能计算的AI芯片。
l 数据存储功能
DRAM、SDRAM、ROM、NAND等,主要是用于数据存储。
l 感知功能
主要为传感器,如MEMS、指纹芯片、CIS等,主要通过望闻问切来感知外部世界。
l 传输功能
蓝牙、WIFI、NB-IOT、宽带、USB接口、以太网接口、HDMI接口、驱动控制等,用于数据传输。
l 能源供给功能

电源芯片有DC-AC、LDO等,用于能源供给。


04

按照设计方式分类

以设计方式分类,当今的半导体设计有两大阵营:FPGA 和 ASIC。其中FPGA发展在先,目前仍是主流应用。

简单来说FPGA是通用可编程逻辑芯片,可以DIY编程实现各种各样的数字电路;ASIC是上文所说的专用数字芯片,设计好数字电路后,流片生成出来的是不可以更改的芯片。前者的特点在于可重构定义芯片功能,灵活性强;后者的专用性强,一般是针对某一特定应用定制开发。

两种芯片都是随着半导体工艺发展和物联网应用需求而来,从几十纳米到现在的7纳米制程,性能都在不断提升。应用方向差异却逐渐明显:FPGA在上市速度、一次性测试成本、配置性上表现突出;而ASIC在运算性能、量产成本上远胜于FPGA。不过,因为ASIC 是固定的电路,如果设计更新,新一代芯片就要重新设计,定模,加工。双方算是各有所长。


小结
看到这里,相信大家对半导体产品分类都有了比较清晰的认知,但还要特别注意的是,各个分类之间是相互独立的,半导体产品根据不同的分类方式有不同的定位,形容一款半导体产品时,可以根据场景的需要采用不同的分类方式,也可以采用多种分类方式同时描述一款芯片。


来源:半导体材料与工艺设备

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