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So klassifizieren Sie Halbleiter

2023-03-31

Es gibt sechs Klassifizierungen für Halbleiter, die nach Produktstandard, Verarbeitungssignaltyp, Herstellungsprozess, Verwendungsfunktion, Anwendungsbereich und Designmethode klassifiziert sind.

1ã Klassifizierung nach Produktnorm

Halbleiter können in vier Kategorien eingeteilt werden: integrierte Schaltkreise, diskrete Bauelemente, photoelektrische Bauelemente und Sensoren. Darunter sind integrierte Schaltkreise die wichtigsten.

Integrierte Schaltkreise, nämlich ICs, Chips und Chips. Integrierte Schaltungen können weiter in vier Unterbereiche unterteilt werden: analoge Schaltungen, logische Schaltungen, Mikroprozessoren und Speicher. In den Massenmedien werden Sensoren, diskrete Bauelemente usw. auch als ICs oder Chips bezeichnet.

Im Jahr 2019 machten integrierte Schaltkreise 84 % des weltweiten Umsatzes mit Halbleiterprodukten aus, weit mehr als 3 % der diskreten Geräte, 8 % der fotoelektrischen Geräte und 3 % der Sensoren.

2ã Klassifizierung nach Verarbeitungssignal

Ein Chip, der mehr analoge Signale verarbeitet, ist ein analoger Chip, und ein Chip, der mehr digitale Signale verarbeitet, ist ein digitaler Chip.

Analoge Signale sind einfach Signale, die kontinuierlich ausgesendet werden, wie z. B. Schall. Der häufigste Typ in der Natur sind analoge Signale. Das entsprechende ist ein diskretes digitales Signal, das aus 0 und 1 und nicht logischen Gattern besteht.

Analoge Signale und digitale Signale können ineinander gewandelt werden. Beispielsweise ist das Bild auf einem Mobiltelefon ein analoges Signal, das über einen ADC-Wandler in ein digitales Signal umgewandelt, von einem digitalen Chip verarbeitet und schließlich über einen DAC-Wandler in ein analoges Signal umgewandelt werden kann.

Übliche analoge Chips umfassen Operationsverstärker, Digital-Analog-Wandler, Phasenregelkreise, Power-Management-Chips, Komparatoren und so weiter.

Übliche digitale Chips umfassen digitale Allzweck-ICs und dedizierte digitale ICs (ASICs). Allgemeine digitale ICs umfassen Speicher-DRAM, Mikrocontroller-MCU, Mikroprozessor-MPU und so weiter. Ein dedizierter IC ist eine Schaltung, die für den spezifischen Zweck eines bestimmten Benutzers entwickelt wurde.

3ã Klassifizierung nach Herstellungsverfahren

Wir hören oft den Begriff „7nm“- oder „14nm“-Chip, wobei sich Nanometer auf die Gate-Länge des Transistors im Inneren des Chips beziehen, also die minimale Linienbreite im Inneren des Chips. Kurz gesagt, es bezieht sich auf den Abstand zwischen Linien.

Der derzeitige Herstellungsprozess nimmt 28 nm als Wendepunkt, und diejenigen unter 28 nm werden als fortschrittliche Herstellungsprozesse bezeichnet. Das derzeit fortschrittlichste Herstellungsverfahren auf dem chinesischen Festland ist das 14-nm-Verfahren von SMIC. TSMC und Samsung sind derzeit die einzigen Unternehmen weltweit, die eine Massenproduktion von 5 nm, 3 nm und 2 nm planen.

Im Allgemeinen gilt: Je fortschrittlicher der Herstellungsprozess, desto höher die Leistung des Chips und desto höher die Herstellungskosten. Im Allgemeinen belaufen sich die F&E-Investitionen für ein 28-nm-Chipdesign auf 1-2 Milliarden Yuan, während ein 14-nm-Chip 2-3 Milliarden Yuan erfordert.

4ã Klassifizierung nach Verwendungsfunktion

Wir können nach menschlichen Organen analogisieren:

Gehirn - Rechenfunktion, die für die Rechenanalyse verwendet wird und in Hauptsteuerchip und Hilfschip unterteilt ist. Der Hauptsteuerchip umfasst eine CPU, ein FPGA und eine MCU, während der Hilfschip eine GPU für die Grafik- und Bildverarbeitung und einen KI-Chip für die Berechnung der künstlichen Intelligenz umfasst.

Großhirnrinde - Datenspeicherfunktionen wie DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) usw.

Fünf Sinne - Sensorfunktionen, hauptsächlich einschließlich Sensoren wie MEMS, Fingerabdruckchips (Mikrofon-MEMS, CIS) usw.

Gliedmaßen - Übertragungsfunktionen wie Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (HDMI-Schnittstelle, Laufwerkssteuerung)-Schnittstellen zur Datenübertragung.

Herz - Energieversorgung, wie DC-AC, LDO usw.

5ã Klassifizierung nach Anwendungsbereichen

Es kann in vier Kategorien unterteilt werden, nämlich Zivilqualität, Industriequalität, Automobilqualität und Militärqualität.

6ã Klassifizierung nach Designmethode

Heute gibt es zwei Hauptlager für das Halbleiterdesign, eines ist weich und das andere hart, nämlich FPGA und ASIC. FPGA wurde zuerst entwickelt und ist immer noch der Mainstream. FPGA ist ein programmierbarer Allzweck-Logikchip, der selbst programmiert werden kann, um verschiedene digitale Schaltungen zu implementieren. ASIC ist ein dedizierter digitaler Chip. Nach dem Entwurf einer digitalen Schaltung kann der erzeugte Chip nicht mehr geändert werden. FPGA kann Chipfunktionen mit starker Flexibilität rekonstruieren und definieren, während ASIC eine stärkere Spezifität aufweist.