Yarı iletkenler nasıl sınıflandırılır

Yarı iletkenler için ürün standardına, işleme sinyali tipine, üretim sürecine, kullanım fonksiyonuna, uygulama alanına ve tasarım yöntemine göre sınıflandırılan altı sınıflandırma vardır.

1ã Ürün standardına göre sınıflandırma

Yarı iletkenler dört kategoriye ayrılabilir: entegre devreler, ayrık cihazlar, fotoelektrik cihazlar ve sensörler. Bunlar arasında entegre devreler en önemlisidir.

Entegre devreler, yani IC'ler, yongalar ve yongalar. Entegre devreler ayrıca dört alt alana ayrılabilir: analog devreler, mantık devreleri, mikroişlemciler ve bellek. Kitle iletişim araçlarında, sensörler, ayrı cihazlar vb. ayrıca IC'ler veya çipler olarak adlandırılır.

2019'da entegre devreler, küresel yarı iletken ürün satışlarının %84'ünü, ayrı cihazların %3'ünden, fotoelektrik cihazların %8'inden ve sensörlerin %3'ünden çok daha fazlasını oluşturuyordu.

2ã İşlem sinyaline göre sınıflandırma

Daha fazla analog sinyali işleyen bir çip, bir analog çiptir ve daha fazla dijital sinyali işleyen bir çip, dijital bir çiptir.

Analog sinyaller, ses gibi sürekli yayılan basit sinyallerdir. Doğada en yaygın türü analog sinyallerdir. Karşılık gelen, 0 ve 1 ve mantıksız kapılardan oluşan ayrı bir dijital sinyaldir.

Analog sinyaller ve dijital sinyaller birbirine dönüştürülebilir. Örneğin, bir cep telefonundaki resim, bir ADC dönüştürücü aracılığıyla dijital bir sinyale dönüştürülebilen, bir dijital çip tarafından işlenen ve son olarak bir DAC dönüştürücü aracılığıyla bir analog sinyale dönüştürülebilen bir analog sinyaldir.

Yaygın analog yongalar arasında işlemsel yükselteçler, dijitalden analoğa dönüştürücüler, faz kilitli döngüler, güç yönetimi yongaları, karşılaştırıcılar vb. bulunur.

Yaygın dijital çipler, genel amaçlı dijital IC'leri ve özel dijital IC'leri (ASIC'ler) içerir. Genel dijital IC'ler, bellek DRAM'i, mikrodenetleyici MCU'yu, mikroişlemci MPU'yu vb. içerir. Özel bir IC, belirli bir kullanıcının özel amacı için tasarlanmış bir devredir.

3ã Üretim sürecine göre sınıflandırma

"7nm" veya "14nm" çip terimlerini sık sık duyarız, burada nanometre çipin içindeki transistörün geçit uzunluğuna atıfta bulunur, bu çipin içindeki minimum çizgi genişliğidir. Kısacası, çizgiler arasındaki mesafeyi ifade eder.

Mevcut üretim süreci, dönüm noktası olarak 28 nm'yi alır ve 28 nm'nin altındakiler, gelişmiş üretim süreçleri olarak adlandırılır. Şu anda anakara Çin'deki en gelişmiş üretim süreci SMIC'in 14nm'sidir. TSMC ve Samsung şu anda dünyada 5nm, 3nm ve 2nm seri üretimini planlayan tek şirketler.

Genel olarak konuşursak, üretim süreci ne kadar gelişmişse, çipin performansı o kadar yüksek ve üretim maliyeti de o kadar yüksek olur. Genel olarak, 28nm çip tasarımı için Ar-Ge yatırımı 1-2 milyar yuan kadar yüksekken, 14nm çip için 2-3 milyar yuan gerekiyor.

4ã Kullanım fonksiyonuna göre sınıflandırma

İnsan organlarına göre şöyle benzetebiliriz:

Beyin - Hesaplamalı analiz için kullanılan, ana kontrol çipi ve yardımcı çipe bölünmüş hesaplama fonksiyonu. Ana kontrol çipi bir CPU, FPGA ve MCU içerirken, yardımcı çip grafik ve görüntü işlemeden sorumlu bir GPU ve yapay zeka hesaplamasından sorumlu bir AI çipi içerir.

Serebral korteks - DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM) vb. gibi veri depolama işlevleri.

Beş duyu - esas olarak MEMS, parmak izi yongaları (mikrofon MEMS, CIS) vb. gibi sensörler dahil olmak üzere algılama işlevleri.

Uzuvlar - Veri aktarımı için Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (HDMI arabirimi, sürücü kontrolü) arabirimleri gibi aktarım işlevleri.

Kalp - DC-AC, LDO, vb. gibi enerji kaynağı.

5ã Uygulama alanına göre sınıflandırma

Sivil sınıf, endüstriyel sınıf, otomotiv sınıfı ve askeri sınıf olmak üzere dört kategoriye ayrılabilir.

6ã Tasarım yöntemine göre sınıflandırma

Bugün, yarı iletken tasarımı için biri yumuşak diğeri sert olmak üzere iki ana kamp var, yani FPGA ve ASIC. FPGA ilk olarak geliştirildi ve hala ana akım. FPGA, çeşitli dijital devreleri uygulamak için DIY programlanabilen genel amaçlı programlanabilir bir mantık yongasıdır. ASIC özel bir dijital çiptir. Sayısal bir devre tasarladıktan sonra üretilen çip değiştirilemez. FPGA, çip fonksiyonlarını güçlü bir esneklikle yeniden yapılandırabilir ve tanımlayabilirken, ASIC daha güçlü bir özgüllüğe sahiptir.