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關(guān)于芯片的分類你了解嗎?

旺材芯片 ? 來(lái)源:OFweek電子工程 ? 作者:OFweek電子工程 ? 2021-01-08 11:08 ? 次閱讀
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這幾年,在中興和華為事件的推動(dòng)下,關(guān)于“芯片”的話題數(shù)不勝數(shù),但凡美國(guó)動(dòng)作一次,芯片話題的熱度就提高一分,天天有人聊著芯片、芯片技術(shù),喊著要發(fā)展芯片,然而你真的了解芯片是什么嗎? 芯片的英文名就是microchip,又被稱為微電路、微芯片、集成電路,它其實(shí)是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱。芯片的分類有很多,按照不同的處理信號(hào)可分為模擬芯片和數(shù)字芯片兩種。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),模擬芯片利用的是晶體管的放大作用,而數(shù)字模擬芯片利用的是晶體的開(kāi)關(guān)作用。具體來(lái)看,模擬芯片用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào),種類細(xì)且繁多,包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(ADC)、放大器芯片、電源管理芯片、PLL等等。模擬芯片設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于非理想效應(yīng)過(guò)多,需要扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn),比如小信號(hào)分析、時(shí)域頻域分析等等。

相比之下,數(shù)字芯片則是用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào),數(shù)字芯片一般進(jìn)行邏輯運(yùn)算,CPU、內(nèi)存芯片和DSP芯片都屬于數(shù)字芯片。數(shù)字芯片設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于芯片規(guī)模大,工藝要求復(fù)雜,因此通常需要多團(tuán)隊(duì)共同協(xié)同開(kāi)發(fā)。

還有大家非常常見(jiàn)的,按照使用功能來(lái)分類,主要有CPU、GPU、FPGA、DSP、ASIC等。CPU是中央處理器,它作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心,是信息處理、程序運(yùn)行的最終執(zhí)行單元。CPU 是對(duì)計(jì)算機(jī)的所有硬件資源(如存儲(chǔ)器、輸入輸出單元) 進(jìn)行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運(yùn)算的核心硬件單元。

GPU即圖形處理器,又稱顯示核心、視覺(jué)處理器、顯示芯片,是一種專門(mén)在個(gè)人電腦、工作站、游戲機(jī)和一些移動(dòng)設(shè)備(如平板電腦、智能手機(jī)等)上做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器。 FPGA是在PAL、GAL等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA可以無(wú)限次編程,延時(shí)性比較低,同時(shí)擁有流水線并行和數(shù)據(jù)并行(GPU只有數(shù)據(jù)并行)、實(shí)時(shí)性最強(qiáng)、靈活性最高。 DSP也就是能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的芯片,DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu),具有專門(mén)的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來(lái)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。 ASIC也就是人們常說(shuō)的專用集成電路,它應(yīng)特定用戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造。 目前用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)和FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列)來(lái)進(jìn)行ASIC設(shè)計(jì)是最為流行的方式之一。

與通用集成電路相比,ASIC體積更小、重量更輕、 功耗更低、可靠性更高、性能更高、保密性更強(qiáng), 成本也進(jìn)一步降低。如今芯片的制造工藝也成為人們重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象,制程越先進(jìn)代表著芯片的性能水平越高。因此芯片也可以按照制造工藝來(lái)分,這種分類也很常見(jiàn),平時(shí)經(jīng)常聽(tīng)到5nm芯片,7nm芯片,14nm芯片等等,都是按照這個(gè)工藝來(lái)分的?,F(xiàn)在的工藝技術(shù)已經(jīng)能達(dá)到5nm,下一步就是3nm。通常來(lái)說(shuō)制程工藝越先進(jìn),芯片晶體管集成度越高,核心面積越小,成本越低,而性能會(huì)更強(qiáng),不過(guò)這個(gè)說(shuō)法是針對(duì)單一芯片而言的,如果放到全局來(lái)考慮就不一樣了。按照不同應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)分類,芯片又可以分為民用級(jí)(消費(fèi)級(jí)),工業(yè)級(jí),汽車級(jí),軍工級(jí)芯片,它們主要區(qū)別還是在工作溫范圍。

軍工級(jí)芯片由于要面臨復(fù)雜的戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境,其使用的電子器件要足夠的耐操,像導(dǎo)彈、衛(wèi)星、坦克、航母里面的電子元器件,任何一個(gè)部分拿出來(lái)都是最先進(jìn)的,領(lǐng)先工業(yè)級(jí)10年,領(lǐng)先商業(yè)級(jí)20年左右,最貴最精密度的都在軍工級(jí)中體現(xiàn)出來(lái),其工作溫度在-55℃~+150℃;汽車級(jí)芯片工作溫度范圍-40℃~+125℃;工業(yè)級(jí)芯片比汽車級(jí)檔次稍微低一點(diǎn),價(jià)格次之,精密度次之,工作溫度范圍在-40℃~+85℃;民用/消費(fèi)級(jí)芯片就是市場(chǎng)上交易的那種,電腦、手機(jī),你能看到的基本上都是商用的。不過(guò)產(chǎn)品質(zhì)量也有所不同,比如微軟做的芯片就算是商業(yè)級(jí)里的軍工級(jí),價(jià)格最便宜,最常見(jiàn)最實(shí)用,工作溫度范圍在0℃~+70℃。

原文標(biāo)題:科普 | 天天都在說(shuō)芯片,關(guān)于芯片的分類你了解嗎?

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