Bagaimana mengklasifikasikan semikonduktor

Ada enam klasifikasi untuk semikonduktor, yang diklasifikasikan berdasarkan standar produk, jenis sinyal pemrosesan, proses pembuatan, fungsi penggunaan, bidang aplikasi, dan metode desain.

1ã Klasifikasi berdasarkan standar produk

Semikonduktor dapat dibagi menjadi empat kategori: sirkuit terpadu, perangkat diskrit, perangkat fotolistrik, dan sensor. Di antara mereka, sirkuit terpadu adalah yang paling penting.

Sirkuit terpadu, yaitu, IC, chip, dan chip. Sirkuit terpadu dapat dibagi lagi menjadi empat sub area: sirkuit analog, sirkuit logika, mikroprosesor, dan memori. Di media massa, sensor, perangkat diskrit, dll. Juga disebut sebagai IC atau chip.

Pada tahun 2019, sirkuit terintegrasi menyumbang 84% dari penjualan produk semikonduktor global, jauh lebih tinggi dari 3% perangkat diskrit, 8% perangkat fotolistrik, dan 3% sensor.

2ã Klasifikasi dengan memproses sinyal

Chip yang memproses lebih banyak sinyal analog adalah chip analog, dan chip yang memproses lebih banyak sinyal digital adalah chip digital.

Sinyal analog hanyalah sinyal yang terus menerus dipancarkan, seperti suara. Jenis yang paling umum di alam adalah sinyal analog. Yang sesuai adalah sinyal digital diskrit yang terdiri dari 0 dan 1 dan gerbang non logika.

Sinyal analog dan sinyal digital dapat dikonversi satu sama lain. Misalnya, gambar pada ponsel adalah sinyal analog, yang dapat diubah menjadi sinyal digital melalui konverter ADC, diproses oleh chip digital, dan akhirnya diubah menjadi sinyal analog melalui konverter DAC.

Chip analog umum termasuk penguat operasional, konverter digital ke analog, loop terkunci fase, chip manajemen daya, pembanding, dan sebagainya.

Chip digital umum termasuk IC digital tujuan umum dan IC digital khusus (ASIC). IC digital umum termasuk DRAM memori, MCU mikrokontroler, MPU mikroprosesor, dan sebagainya. IC khusus adalah sirkuit yang dirancang untuk tujuan khusus pengguna tertentu.

3ã Klasifikasi berdasarkan proses manufaktur

Kita sering mendengar istilah chip "7nm" atau "14nm", di mana nanometer mengacu pada panjang gerbang transistor di dalam chip, yang merupakan lebar garis minimum di dalam chip. Singkatnya, ini mengacu pada jarak antar baris.

Proses pembuatan saat ini membutuhkan 28 nm sebagai batas air, dan yang di bawah 28 nm disebut sebagai proses pembuatan lanjutan. Saat ini, proses manufaktur tercanggih di Cina daratan adalah 14nm SMIC. TSMC dan Samsung saat ini adalah satu-satunya perusahaan di dunia yang berencana memproduksi massal 5nm, 3nm, dan 2nm.

Secara umum, semakin maju proses pembuatannya, semakin tinggi kinerja chipnya, dan semakin tinggi biaya pembuatannya. Umumnya, investasi R&D untuk desain chip 28nm mencapai 1-2 miliar yuan, sedangkan chip 14nm membutuhkan 2-3 miliar yuan.

4ã Klasifikasi berdasarkan fungsi penggunaan

Kita dapat menganalogikan menurut organ tubuh manusia:

Otak - Fungsi komputasi, digunakan untuk analisis komputasi, dibagi menjadi chip kontrol utama dan chip tambahan. Chip kontrol utama mencakup CPU, FPGA, dan MCU, sedangkan chip tambahan mencakup GPU yang bertanggung jawab atas pemrosesan grafis dan gambar, serta chip AI yang bertanggung jawab atas komputasi kecerdasan buatan.

Korteks serebral - Fungsi penyimpanan data, seperti DRAM, NAND, FLASH (SDRAM, ROM), dll.

Lima indera - fungsi penginderaan, terutama termasuk sensor, seperti MEMS, chip sidik jari (mikrofon MEMS, CIS), dll.

Tungkai - Fungsi transfer, seperti antarmuka Bluetooth, WIFI, NB-IOT, USB (antarmuka HDMI, kontrol drive), untuk transmisi data.

Jantung - Pasokan energi, seperti DC-AC, LDO, dll.

5ã Klasifikasi berdasarkan bidang aplikasi

Ini dapat dibagi menjadi empat kategori, yaitu kelas sipil, kelas industri, kelas otomotif, dan kelas militer.

6ã Klasifikasi dengan metode desain

Saat ini, ada dua kubu utama untuk desain semikonduktor, satu lunak dan yang lainnya keras, yaitu FPGA dan ASIC. FPGA dikembangkan lebih dulu dan masih mainstream. FPGA adalah chip logika yang dapat diprogram untuk keperluan umum yang dapat diprogram DIY untuk mengimplementasikan berbagai sirkuit digital. ASIC adalah chip digital khusus. Setelah merancang sirkuit digital, chip yang dihasilkan tidak dapat diubah. FPGA dapat merekonstruksi dan menentukan fungsi chip dengan fleksibilitas yang kuat, sedangkan ASIC memiliki spesifisitas yang lebih kuat.