Główne typy chipów produkowanych przez firmy półprzewodnikowe

Rodzaje chipów wytwarzanych przez firmy produkujące półprzewodniki można podzielić na dwa sposoby. Zazwyczaj chipy są podzielone na kategorie pod względem ich funkcjonalności. Czasami jednak dzieli się je na typy zgodnie z zastosowanymi układami scalonymi (IC).

Patrząc pod kątem funkcjonalności, cztery główne kategorie półprzewodników to układy pamięci, mikroprocesory, standardowe układy scalone i złożone układy na chipie (SoC). Po uporządkowaniu według typów obwodów scalonych, trzy typy chipów są cyfrowe, analogowe i mieszane.

Chipy pamięci

Z punktu widzenia funkcjonalności półprzewodnikowe chipy pamięci przechowują dane i programy na komputerach i nośnikach danych. Układy pamięci o dostępie swobodnym (RAM) zapewniają tymczasowe obszary robocze, podczas gdy układy pamięci flash przechowują informacje na stałe, chyba że zostaną usunięte. Układy pamięci tylko do odczytu (ROM) i programowalnej pamięci tylko do odczytu (PROM) nie mogą być modyfikowane. W przeciwieństwie do tego, wymazywalna programowalna pamięć tylko do odczytu (EPROM) i elektrycznie kasowalna pamięć tylko do odczytu (EEPROM) mogą zostać zmienione.

Mikroprocesory

Mikroprocesory zawierają jedną lub więcej jednostek centralnych (CPU). Serwery komputerowe, komputery osobiste (PC), tablety i smartfony mogą mieć wiele procesorów. 32- i 64-bitowe mikroprocesory w komputerach PC i serwerach są oparte na architekturze chipów x86, POWER i SPARC. Z drugiej strony, urządzenia mobilne zazwyczaj wykorzystują architekturę układu ARM. Mniej wydajne mikroprocesory 8, 16- i 24-bitowe pojawiają się w produktach takich jak zabawki i pojazdy.

Jednostki przetwarzania grafiki (GPU)

Technicznie rzecz biorąc, rodzaj mikroprocesora,  jednostka przetwarzania grafiki (GPU), jest w stanie renderować grafikę do wyświetlania na urządzeniu elektronicznym. Procesor GPU został wprowadzony na szerszy rynek w 1999 roku i jest najbardziej znany z zapewniania płynnej grafiki, której konsumenci oczekują w nowoczesnych filmach i grach. Przed pojawieniem się procesorów graficznych pod koniec lat 90. renderowanie grafiki zajmowała się jednostka centralna (CPU). W połączeniu z procesorem GPU może zwiększyć wydajność komputera, przejmując od procesora niektóre funkcje wymagające dużej mocy obliczeniowej, takie jak renderowanie. Przyspiesza to szybkość przetwarzania aplikacji, ponieważ GPU może wykonywać wiele obliczeń jednocześnie. Zmiana ta umożliwiła również rozwój bardziej zaawansowanego i wymagającego dużej ilości zasobów oprogramowania i działań, takich jak wydobywanie kryptowalut.

Standardowe chipy (towarowe układy scalone)

Standardowe układy scalone, znane również jako układy scalone towarów, to proste układy używane do wykonywania powtarzalnych procedur przetwarzania. Produkowane w dużych partiach chipy są zwykle używane w urządzeniach jednozadaniowych, takich jak skanery kodów kreskowych. Rynek towarów IC, charakteryzujący się bardzo cienkimi marżami, jest zdominowany przez dużych azjatyckich producentów półprzewodników. Jeśli układ scalony jest wykonany w określonym celu, nazywa się go ASIC lub zintegrowanymi układami scalonymi specyficznymi dla aplikacji.

SoC, najnowszy typ chipów, jest najbardziej przyjazny dla nowych producentów. W SoC wszystkie komponenty elektroniczne potrzebne dla całego systemu są wbudowane w jeden chip. Możliwości SoC są szersze niż możliwości mikrokontrolera, który ogólnie łączy procesor z pamięcią RAM, ROM i wejściem / wyjściem (I / O). W smartfonie SoC może również integrować grafikę, aparat oraz przetwarzanie audio i wideo. Dodanie chipa zarządzającego i chipa radiowego daje w rezultacie rozwiązanie z trzema chipami.

Przyjmując inne podejście do kategoryzacji chipów, większość procesorów komputerowych używa obecnie układów cyfrowych. Obwody te zwykle łączą tranzystory i bramki logiczne. Czasami dodawane są mikrokontrolery. Obwody cyfrowe wykorzystują cyfrowe, dyskretne sygnały, które są generalnie oparte na schemacie binarnym. Przypisywane są dwa różne napięcia, z których każde reprezentuje inną wartość logiczną.

Chipy analogowe

Układy analogowe zostały w większości, choć nie całkowicie, zastąpione układami cyfrowymi. Układy zasilające są zwykle układami analogowymi. Chipy analogowe są nadal wymagane dla sygnałów szerokopasmowych i nadal są używane jako czujniki. W układach analogowych napięcie i prąd zmieniają się w sposób ciągły w określonych punktach obwodu. Układ analogowy zazwyczaj zawiera tranzystor wraz z elementami biernymi, takimi jak cewka indukcyjna, kondensatory i rezystory. Chipy analogowe są bardziej podatne na szumy lub niewielkie wahania napięcia, co może powodować błędy.

Półprzewodniki z obwodami mieszanymi

Półprzewodniki z obwodami mieszanymi to zazwyczaj chipy cyfrowe z dodatkową technologią do pracy z obwodami analogowymi i cyfrowymi. Mikrokontroler może zawierać przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) do podłączenia do analogowego układu scalonego, takiego jak na przykład czujnik temperatury. Z drugiej strony, przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC) może pozwolić mikrokontrolerowi na wytwarzanie analogowych napięć do wydawania dźwięków za pośrednictwem urządzeń analogowych.

Podsumowanie

Przemysł półprzewodników był lukratywny i dynamiczny, wprowadzając innowacje w kilku liniach rynku komputerów i elektroniki. Wiedza o tym, jaki typ półprzewodników produkuje firma, na przykład procesory, układy GPU, czy układy ASIC, może pomóc w podejmowaniu lepszych i bardziej świadomych decyzji inwestycyjnych w ramach grupy branżowej.