Como classificar os semicondutores

Existem seis classificações para semicondutores, que são classificadas por padrão de produto, tipo de sinal de processamento, processo de fabricação, função de uso, campo de aplicação e método de projeto.

1ã Classificação por padrão de produto

Os semicondutores podem ser divididos em quatro categorias: circuitos integrados, dispositivos discretos, dispositivos fotoelétricos e sensores. Dentre eles, os circuitos integrados são os mais importantes.

Circuitos integrados, nomeadamente CIs, chips e chips. Os circuitos integrados podem ser divididos em quatro subáreas: circuitos analógicos, circuitos lógicos, microprocessadores e memória. Na mídia de massa, sensores, dispositivos discretos, etc. também são chamados de ICs ou chips.

Em 2019, os circuitos integrados representaram 84% das vendas globais de produtos semicondutores, muito acima de 3% dos dispositivos discretos, 8% dos dispositivos fotoelétricos e 3% dos sensores.

2ã Classificação por sinal de processamento

Um chip que processa mais sinais analógicos é um chip analógico, e um chip que processa mais sinais digitais é um chip digital.

Os sinais analógicos são simplesmente sinais emitidos continuamente, como o som. O tipo mais comum na natureza são os sinais analógicos. O correspondente é um sinal digital discreto composto de 0 e 1 e portas não lógicas.

Sinais analógicos e sinais digitais podem ser convertidos entre si. Por exemplo, a imagem em um telefone celular é um sinal analógico, que pode ser convertido em sinal digital por meio de um conversor ADC, processado por um chip digital e finalmente convertido em sinal analógico por meio de um conversor DAC.

Chips analógicos comuns incluem amplificadores operacionais, conversores digital para analógico, loops de travamento de fase, chips de gerenciamento de energia, comparadores e assim por diante.

Chips digitais comuns incluem ICs digitais de uso geral e ICs digitais dedicados (ASICs). ICs digitais gerais incluem memória DRAM, microcontrolador MCU, microprocessador MPU e assim por diante. Um CI dedicado é um circuito projetado para uma finalidade específica de um usuário específico.

3ã Classificação por processo de fabricação

Muitas vezes ouvimos o termo chip "7nm" ou "14nm", em que os nanômetros se referem ao comprimento da porta do transistor dentro do chip, que é a largura mínima da linha dentro do chip. Em suma, refere-se à distância entre as linhas.

O processo de fabricação atual considera 28 nm como divisor de águas e aqueles abaixo de 28 nm são chamados de processos avançados de fabricação. Atualmente, o processo de fabricação mais avançado na China continental é o de 14 nm da SMIC. A TSMC e a Samsung são atualmente as únicas empresas no mundo que planejam produzir em massa 5nm, 3nm e 2nm.

De um modo geral, quanto mais avançado o processo de fabricação, maior o desempenho do chip e maior o custo de fabricação. Geralmente, o investimento em P&D para um design de chip de 28 nm é de 1 a 2 bilhões de yuans, enquanto um chip de 14 nm requer 2 a 3 bilhões de yuans.

4ã Classificação por função de uso

Podemos fazer uma analogia de acordo com os órgãos humanos:

Cérebro - Função computacional, utilizada para análise computacional, dividida em chip de controle principal e chip auxiliar. O chip de controle principal inclui uma CPU, FPGA e MCU, enquanto o chip auxiliar inclui uma GPU responsável pelos gráficos e processamento de imagem e um chip AI responsável pela computação de inteligência artificial.

Córtex cerebral - Funções de armazenamento de dados, como DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM), etc.

Cinco sentidos - funções de detecção, incluindo principalmente sensores, como MEMS, chips de impressão digital (microfone MEMS, CIS), etc.

Limbs - Funções de transferência, como interfaces Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (interface HDMI, controle de unidade), para transmissão de dados.

Coração - Fornecimento de energia, como DC-AC, LDO, etc.

5ã Classificação por campo de aplicação

Ele pode ser dividido em quatro categorias, a saber, grau civil, grau industrial, grau automotivo e grau militar.

6ã Classificação por método de projeto

Hoje, existem dois campos principais para o projeto de semicondutores, um é flexível e o outro é rígido, ou seja, FPGA e ASIC. O FPGA foi desenvolvido primeiro e ainda é o mainstream. FPGA é um chip lógico programável de uso geral que pode ser programado DIY para implementar vários circuitos digitais. ASIC é um chip digital dedicado. Após projetar um circuito digital, o chip gerado não pode ser alterado. O FPGA pode reconstruir e definir funções de chip com forte flexibilidade, enquanto o ASIC tem especificidade mais forte.