Kuidas pooljuhte klassifitseerida

Pooljuhtidel on kuus klassifikatsiooni, mis on klassifitseeritud tootestandardi, töötlemissignaali tüübi, tootmisprotsessi, kasutusfunktsiooni, rakendusvaldkonna ja disainimeetodi järgi.

1ã Klassifikatsioon tootestandardi järgi

Pooljuhid võib jagada nelja kategooriasse: integraallülitused, diskreetsed seadmed, fotoelektrilised seadmed ja andurid. Nende hulgas on kõige olulisemad integraallülitused.

Integraallülitused, nimelt IC-d, kiibid ja kiibid. Integraallülitused võib jagada neljaks alamvaldkonnaks: analooglülitused, loogikaahelad, mikroprotsessorid ja mälu. Massimeedias nimetatakse andureid, diskreetseid seadmeid jne ka kui IC-sid või kiipe.

2019. aastal moodustasid integraallülitused 84% ülemaailmsest pooljuhttoodete müügist, palju rohkem kui 3% diskreetseadmetest, 8% fotoelektrilistest seadmetest ja 3% anduritest.

2ã Klassifikatsioon signaali töötlemise järgi

Kiip, mis töötleb rohkem analoogsignaale, on analoogkiip ja kiip, mis töötleb rohkem digitaalseid signaale, on digitaalkiip.

Analoogsignaalid on lihtsalt pidevalt väljastatud signaalid, näiteks heli. Looduses levinuim tüüp on analoogsignaalid. Vastav on diskreetne digitaalsignaal, mis koosneb 0-st ja 1-st ning mitteloogilistest väravatest.

Analoog- ja digitaalsignaale saab üksteiseks teisendada. Näiteks mobiiltelefonis olev pilt on analoogsignaal, mida saab ADC-muunduri kaudu muuta digitaalseks signaaliks, töödelda digitaalkiibiga ja lõpuks konverteerida analoogsignaaliks DAC-muunduri kaudu.

Levinud analoogkiibid hõlmavad operatiivvõimendeid, digitaal-analoogmuundureid, faasilukuga silmuseid, toitehalduskiipe, komparaatoreid ja nii edasi.

Levinud digitaalkiibid hõlmavad üldotstarbelisi digitaalseid IC-sid ja spetsiaalseid digitaalseid IC-sid (ASIC). Üldised digitaalsed IC-d hõlmavad mälu DRAM-i, mikrokontrolleri MCU-d, mikroprotsessori MPU-d ja nii edasi. Spetsiaalne IC on vooluahel, mis on loodud konkreetse kasutaja konkreetseks otstarbeks.

3ã Klassifikatsioon tootmisprotsessi järgi

Sageli kuuleme terminit "7nm" või "14nm" kiip, milles nanomeetrid viitavad kiibi sees oleva transistori värava pikkusele, mis on minimaalne joone laius kiibi sees. Lühidalt öeldes viitab see ridade vahelisele kaugusele.

Praegune tootmisprotsess võtab valgalaks 28 nm ja alla 28 nm olevaid nimetatakse täiustatud tootmisprotsessideks. Praegu on Mandri-Hiinas kõige arenenum tootmisprotsess SMIC 14 nm. TSMC ja Samsung on praegu ainsad ettevõtted maailmas, kes plaanivad masstootmist 5nm, 3nm ja 2nm.

Üldiselt võib öelda, et mida arenenum on tootmisprotsess, seda suurem on kiibi jõudlus ja seda kõrgemad on tootmiskulud. Üldiselt on 28 nm kiibi konstruktsiooni teadus- ja arendusinvesteeringud 1–2 miljardit jüaani, samas kui 14 nm kiibi jaoks on vaja 2–3 miljardit jüaani.

4ã Klassifikatsioon kasutusfunktsiooni järgi

Inimorganite järgi saame analoogida:

Aju – arvutuslik funktsioon, mida kasutatakse arvutuslikuks analüüsiks, jagatud peamiseks juhtkiibiks ja abikiibiks. Peamine juhtkiip sisaldab protsessorit, FPGA-d ja MCU-d, samas kui abikiip sisaldab graafika ja pilditöötluse eest vastutavat GPU-d ning tehisintellekti andmetöötluse eest vastutavat AI-kiipi.

Ajukoor – andmesalvestusfunktsioonid, nagu DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) jne.

Viis meelt - sensorfunktsioonid, sealhulgas peamiselt andurid, nagu MEMS, sõrmejäljekiibid (mikrofon MEMS, CIS) jne.

Limbs – edastusfunktsioonid, nagu Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (HDMI liides, draivi juhtimine) liidesed, andmete edastamiseks.

Süda – energiavarustus, nagu DC-AC, LDO jne.

5ã Klassifikatsioon rakendusvälja järgi

Selle võib jagada nelja kategooriasse, nimelt tsiviil-, tööstus-, auto- ja sõjaline klass.

6ã Klassifikatsioon disainimeetodi järgi

Tänapäeval on pooljuhtide kujundamisel kaks peamist leeri, üks on pehme ja teine ​​kõva, nimelt FPGA ja ASIC. FPGA töötati välja esimesena ja on siiani peavool. FPGA on üldotstarbeline programmeeritav loogikakiip, mida saab ise ise programmeerida erinevate digitaalsete ahelate rakendamiseks. ASIC on spetsiaalne digitaalkiip. Pärast digitaalse vooluringi projekteerimist ei saa tekkivat kiipi muuta. FPGA suudab rekonstrueerida ja määratleda kiibi funktsioone suure paindlikkusega, samas kui ASIC on tugevama spetsiifilisusega.