终于有人说明白芯片分类了 !数字芯片

科技要闻 2019-09-11148未知admin

  大家好,这周就不向大家介绍半导体新闻了(因为看了新闻之后,在前几周已经把想说的都说了

  不过最近有很多朋友给我发私信,问我到底有哪些种类的芯片?自己在看一些新闻的时候,一会儿说数字芯片,一会儿说消费电子,一会儿又说7nm工艺,一会儿又说GPU,CPU,ASIC,SOC,它们到底是个什么意思?我们这一期就和大家详细的聊一下关于芯片分类的知识,我相信大家看完之后肯定能知道大部分的芯片是怎么回事。

  我们先看一下国际标准分类方式,在国际半导体的统计中,半导体产业只分成四种类型:集成电路,分立器件,传感器和光电子。所有的国际半导体贸易中都是分成这四类。关于这四类,撸主原来写过单独一篇文章,请戳这里《分立器件,传感器和光电子,这哥儿仨是什么鬼》。在这一期我们就简单的说一下。

  我们上面说的这四类可以统称为半导体元件。其中集成电路(Integrated Circuit, 简称IC),又叫做芯片(chip),所以说集成电路,IC,芯片,chip这四个名字都是指一个东西。但是,在我们通常的新闻中,没有分的这么清楚,他们会把半导体元件统统叫做集成电路(比如也会把分立器件也叫做IC,芯片),所以大家要根据前后文的意思来判断文章想表达的是哪一类。

  那么分立器件,传感器和光电子和集成电路的区别是什么呢?其实就是名字上的“集成”二字,集成电路中的晶体管数量都是上百万级的,一个晶体管就是这个样子

  像苹果A系列,高通骁龙系列,华为麒麟系列的芯片,数字芯片晶体管数量达到了上亿,几十亿的级别。但是分立器件中的晶体管数量就比较少,极端情况下,一颗元件只有一个晶体管。比如很多公司生产的肖特基二极管,IGBT,MEMS等等(当然MEMS现在也会和集成电路集成在一起,很多分立器件的晶体管也不是上图这个样子的)。

  虽然这些分立器件的集成度低,但是他们也有一些优点,比如适应的环境更加恶劣,能够满足更高电压的需求等等。

  了解完这个之后我们就看下面的细分,下面所有的内容,如果没有特殊说明,都是指集成电路。

  现在我问你,你吃了什么菜?你怎么说?你可以说“我吃了一盘炒菜”,你也可以说“我吃了一盘土豆”,你也可以说“我吃了一盘土豆丝”,你也可以说“我吃了一盘头发丝一样细的土豆丝”。但是不管你说什么,都是这同一盘菜,只不过是在不同的角度去描述罢了~

  这个标准有点类似于上面例子中的“土豆”这个词,指的是内容,它不是炒茄子,炒豆角,炒番茄,而是炒“土豆”。如果按照这个标准来看,所有的集成电路可以分为模拟芯片和数字芯片两种。

  处理模拟信号的芯片叫做模拟芯片,处理数字信号的芯片叫做数字芯片。那什么叫做模拟信号和数字信号呢?

  模拟信号:模拟这个词真的很难解释,就像是解释“太极”二字一样,你能理解,但是表达不出来。说简单点就是连续信号,也就是连续发出的,比如我们发出的声音等等,最典型的就是正弦波,如下

  数字信号:就是离散信号,简单点就是不连续的,数字芯片如果我们用数字信号来描述上面的正弦波,就是下图的样子。

  在现在的芯片中,早已经不是单纯的模拟芯片或者是数字芯片了。现在的芯片里面既能处理模拟信号的部分,也能处理数字信号的部分。主要看哪个多哪个少,如果处理模拟信号的部分多一些,就叫做模拟芯片,反之叫做数字芯片。

  如果按照这个标准类分类,大概可以分为4类,民用级(消费级),工业级,汽车级,军工级(还有人把航天级芯片当作第5类,不过都无所谓了,大家能理解就可以)。还是回到那个例子,按照不同应用场景就有点类似于上面的炒这个词,它不是炖,蒸,炸。消费级芯片,我们比作是炒,工业级比作是炖,汽车级比作是炸等等。

  不同级别的芯片对应的标准也不一样,具体情况,撸主在《W902: 国产汽车电子真的难入行吗?》这篇文章中专门聊过。这里简单的讲一下,如下图,不同级别的芯片,对于工作温度,工艺处理方式都不同。

  前面说过,我们的分类是相互独立的,所以一个芯片既可能是模拟芯片也可能是消费级芯片。比如手机指纹识别芯片,我们可以叫他模拟芯片,也可以叫他消费级芯片,都是指这颗芯片。就比如上面端的那盘炒土豆丝,你既可以叫它炒菜,也可以叫它土豆,但是指的是相同的一盘菜。

  这种分类可能最常见,我们平时经常听到7nm芯片,14nm芯片等等,都是按照这个工艺来分的。对于上面这个例子来讲,类似于上面例子中土豆丝的直径。7nm芯片表示的是这个土豆丝的直径有7nm(只是举例子,不要太较线nm芯片就是土豆丝的直径有14nm。所以就有了7nm芯片制造了数字芯片,制造了CPU,GPU等等

  制造工艺的话,我这里就不再多说了,原来说过太多,大家平时见到的也最多。数字芯片

  这种分类方式是也是大家最常见的,比如GPU,CPU,FPGA,DSP,ASIC,SOC等等,都是按照这个分类方式分类的。放到上面的例子就是我们吃的是土豆丝(GPU),强调的是“丝”,不是“土豆块”(CPU),土豆泥(FPGA)。关于上面几种芯片的具体分别,撸主会单独写一篇文章来说明。大家在这里只需要了解这个分类方式就可以了。

  既然有这么多分类方式,那么问题来了,该怎么去形容这颗芯片呢?你可以用7nm来形容,也可以用来CPU来形容,也可以用数字芯片来形容,哪一种都没有错,所以你才在新闻上看到这么多对于芯片的不同叫法。

  我吃了一盘只有7nm宽的炒土豆丝,翻译成芯片用语,就是我使用了一颗7nm工艺制作的民用级数字芯片GPU。

  当然你可以用“炒菜”“土豆丝”等等不同的用语来形容这道菜,但是这始终是同一道菜。就像是你可以用“7nm芯片”“数字芯片”“民用级芯片”等等不同的标准来形容这款GPU一样,他们只是根据不同的标准来形容同一件事情而已。我相信说到这里你肯定已经明白了。

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