芯片已經(jīng)成為我們不可或缺的物件,在日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用,越來越多的高科技產(chǎn)品都在使用芯片,那么芯片到底是什么東西?芯片又被稱為微電路、微芯片、集成電路,它其實是半導(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可分為模擬芯片和數(shù)字芯片兩種。簡單來說,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關(guān)作用。
電子元器件知識常用電子芯片介紹
芯片
具體來看,模擬芯片用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號,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)計的難點(diǎn)在于非理想效應(yīng)過多,需要扎實的基礎(chǔ)知識和豐富的經(jīng)驗,比如小信號分析、時域頻域分析等等。相比之下,數(shù)字芯片則是用來產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號,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)隊共同協(xié)同開發(fā)。
CPU
還有大家非常常見的,按照使用功能來分類,主要有CPU、GPU、FPGA、DSP、ASIC等。CPU是中央處理器,它作為計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心,是信息處理、程序運(yùn)行的*終執(zhí)行單元。
CPU是對計算機(jī)的所有硬件資源(如存儲器、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、視覺處理器、顯示芯片,是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機(jī)和一些移動設(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電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
FPGA可以無限次編程,延時性比較低,同時擁有流水線并行和數(shù)據(jù)并行(GPU只有數(shù)據(jù)并行)、實時性*強(qiáng)、靈活性*高。DSP也就是能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號處理技術(shù)的芯片,DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu),具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。
ASIC也就是人們常說的專用集成電路,它應(yīng)特定用戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計、制造。目前用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)和FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯陣列)來進(jìn)行ASIC設(shè)計是*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分,這種分類也很常見,平時經(jīng)常聽到5nm芯片,7nm芯片,14nm芯片等等,都是按照這個工藝來分的。
現(xiàn)在的工藝技術(shù)已經(jīng)能達(dá)到5nm,下一步就是3nm。通常來說制程工藝越先進(jìn),芯片晶體管集成度越高,核心面積越小,成本越低,而性能會更強(qiáng),不過這個說法是針對單一芯片而言的,如果放到全局來考慮就不一樣了。按照不同應(yīng)用場景來分類,芯片又可以分為民用級(消費(fèi)級),工業(yè)級,汽車級,軍工級芯片,它們主要區(qū)別還是在工作溫范圍。
軍工級芯片由于要面臨復(fù)雜的戰(zhàn)爭環(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,任何一個部分拿出來都是*先進(jìn)的,*工業(yè)級10年,*商業(yè)級20年左右,*貴*精密度的都在軍工級中體現(xiàn)出來,其工作溫度在-55℃~+150℃;汽車級芯片工作溫度范圍-40℃~+125℃;工業(yè)級芯片比汽車級檔次稍微低一點(diǎn),價格次之,精密度次之,工作溫度范圍在-40℃~+85℃;民用/消費(fèi)級芯片就是市場上交易的那種,電腦、手機(jī),能看到的基本上都是商用的。