Cómo clasificar los semiconductores

Hay seis clasificaciones para semiconductores, que se clasifican por estándar de producto, tipo de señal de procesamiento, proceso de fabricación, función de uso, campo de aplicación y método de diseño.

1ã Clasificación por estándar de producto

Los semiconductores se pueden dividir en cuatro categorías: circuitos integrados, dispositivos discretos, dispositivos fotoeléctricos y sensores. Entre ellos, los circuitos integrados son los más importantes.

Circuitos integrados, en concreto, circuitos integrados, chips y chips. Los circuitos integrados se pueden dividir en cuatro subáreas: circuitos analógicos, circuitos lógicos, microprocesadores y memoria. En los medios masivos, los sensores, dispositivos discretos, etc. también se denominan circuitos integrados o chips.

En 2019, los circuitos integrados representaron el 84 % de las ventas mundiales de productos semiconductores, muy por encima del 3 % de los dispositivos discretos, el 8 % de los dispositivos fotoeléctricos y el 3 % de los sensores.

2ã Clasificación por señal de procesamiento

Un chip que procesa más señales analógicas es un chip analógico y un chip que procesa más señales digitales es un chip digital.

Las señales analógicas son simplemente señales que se emiten continuamente, como el sonido. El tipo más común en la naturaleza son las señales analógicas. El correspondiente es una señal digital discreta compuesta de 0 y 1 y puertas no lógicas.

Las señales analógicas y las señales digitales se pueden convertir entre sí. Por ejemplo, la imagen en un teléfono móvil es una señal analógica, que puede convertirse en una señal digital a través de un convertidor ADC, procesarse con un chip digital y finalmente convertirse en una señal analógica a través de un convertidor DAC.

Los chips analógicos comunes incluyen amplificadores operacionales, convertidores de digital a analógico, bucles de bloqueo de fase, chips de administración de energía, comparadores, etc.

Los chips digitales comunes incluyen circuitos integrados digitales de uso general y circuitos integrados digitales dedicados (ASIC). Los circuitos integrados digitales generales incluyen memoria DRAM, microcontrolador MCU, microprocesador MPU, etc. Un IC dedicado es un circuito diseñado para el propósito específico de un usuario específico.

3ã Clasificación por proceso de fabricación

A menudo escuchamos el término chip "7nm" o "14nm", en el que los nanómetros se refieren a la longitud de puerta del transistor dentro del chip, que es el ancho de línea mínimo dentro del chip. En resumen, se refiere a la distancia entre líneas.

El proceso de fabricación actual toma 28 nm como punto de inflexión, y los que están por debajo de 28 nm se denominan procesos de fabricación avanzados. Actualmente, el proceso de fabricación más avanzado en China continental es el 14nm de SMIC. TSMC y Samsung son actualmente las únicas empresas del mundo que planean producir en masa 5nm, 3nm y 2nm.

En términos generales, cuanto más avanzado es el proceso de fabricación, mayor es el rendimiento del chip y mayor el costo de fabricación. En general, la inversión en I+D para un diseño de chip de 28 nm es de 1 a 2 mil millones de yuanes, mientras que un chip de 14 nm requiere de 2 a 3 mil millones de yuanes.

4ã Clasificación por función de uso

Podemos hacer una analogía según los órganos humanos:

Cerebro: función computacional, utilizada para el análisis computacional, dividida en chip de control principal y chip auxiliar. El chip de control principal incluye una CPU, FPGA y MCU, mientras que el chip auxiliar incluye una GPU a cargo del procesamiento de gráficos e imágenes y un chip AI a cargo de la computación de inteligencia artificial.

Corteza cerebral: funciones de almacenamiento de datos, como DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM), etc.

Cinco sentidos: funciones de detección, que incluyen principalmente sensores, como MEMS, chips de huellas dactilares (micrófono MEMS, CIS), etc.

Extremidades: funciones de transferencia, como interfaces Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (interfaz HDMI, control de la unidad), para la transmisión de datos.

Corazón: suministro de energía, como DC-AC, LDO, etc.

5ã Clasificación por campo de aplicación

Se puede dividir en cuatro categorías, a saber, grado civil, grado industrial, grado automotriz y grado militar.

6ã Clasificación por método de diseño

Hoy en día, hay dos campos principales para el diseño de semiconductores, uno es suave y el otro es duro, a saber, FPGA y ASIC. FPGA se desarrolló primero y sigue siendo la corriente principal. FPGA es un chip lógico programable de propósito general que se puede programar para implementar varios circuitos digitales. ASIC es un chip digital dedicado. Después de diseñar un circuito digital, el chip generado no se puede cambiar. FPGA puede reconstruir y definir funciones de chip con gran flexibilidad, mientras que ASIC tiene una mayor especificidad.