芯片的主要分类及应用!

Shelly 北京芯诣 今天


 芯片,又称微电路、微芯片、集成电路。是指内含集成电路的片,体积很小,常常是计算机或其他电子设备的一部分。今天本文小编就和大家一起来了解下芯片的主要分类,封装,主要应用等相关内容

基本介绍:


集成电路(英语:integrated circuit, IC)、或称微电路(microcircuit)、 微芯片(microchip)、芯片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半导体设备,也包括被动组件等)小型化的方式,并通常制造在半导体晶圆表面上。前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜(thin-film)集成电路。另有一种厚膜(thick-film)混成集成电路(hybrid integrated circuit)是由独立半导体设备和被动组件,集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。本文是关于单片(monolithic)集成电路,即薄膜集成电路。


主要分类:


晶体管发明并大量生产之后,各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用,取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步,使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件,集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片,是一个巨大的进步。集成电路的规模生产能力,可靠性电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化IC 代替了设计使用离散晶体管。


IC 对于离散晶体管有两个主要优势:成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术,作为一个单位印刷,而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关,消耗更低能量,因为组件很小且彼此靠近。2006年,芯片面积从几平方毫米到350 mm²,每mm²可以达到一百万个晶体管。


第一个集成电路雏形是由杰克·基尔比于1958年完成的,其中包括一个双极性晶体管,三个电阻和一个电容器

根据一个芯片上集成的微电子器件的数量,集成电路可以分为以下几类:


小规模集成电路SSI 英文全名为 Small Scale Integration, 逻辑门10个以下 或 晶体管 100个以下。


中规模集成电路
MSI 英文全名为 Medium Scale Integration, 逻辑门11~100个 或 晶体管 101~1k个。


大规模集成电路LSI 英文全名为 Large Scale Integration, 逻辑门101~1k个 或 晶体管 1,001~10k个。


大规模集成电路VLSI 英文全名为 Very large scale integration, 逻辑门1,001~10k个 或 晶体管 10,001~100k个。


大规模集成电路ULSI 英文全名为 Ultra Large Scale Integration, 逻辑门10,001~1M个 或 晶体管 100,001~10M个。

GLSI 英文全名为 Giga Scale Integration, 逻辑门1,000,001个以上 或 晶体管10,000,001个以上。


而根据处理信号的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路、和兼具模拟与数字的混合信号集成电路

从1930年代开始,元素周期表中的化学元素中的半导体被研究者如贝尔实验室的William Shockley认为是固态真空管的最可能的原料。从氧化铜到锗,再到,原料在1940到1950年代被系统的研究。今天,尽管元素中期表的一些III-V价化合物如砷化镓应用于特殊用途如:发光二极管激光太阳能电池和最高速集成电路单晶成为集成电路主流的基层。创造无缺陷晶体的方法用去了数十年的时间。


封装


最早的集成电路使用陶瓷扁平封装,这种封装很多年来因为可靠性和小尺寸继续被军方使用。商用电路封装很快转变到双列直插封装(dual in-line package, DIP),开始是陶瓷,之后是塑料。1980年代,VLSI电路的针脚超过了DIP封装的应用限制,最后导致插针网格数组和leadless chip carrier(LCC)的出现。

表面贴的封装在1980年代初期出现,80年代后期开始流行。他使用更细的脚间距,引脚形状为海鸥翼型或J型。以Small-Outline Integrated Circuit(SOIC)为例,比相等的DIP面积少30-50%,厚度少70%。这种封装在两个长边有海鸥翼型引脚突出,引脚间距为0.05英寸。

封装上的焊球连接。FCBGA封装使得输入输出信号阵列(称为I/O区域)分布在整个芯片的表面,而不是限制于芯片的外围。

主要应用:


芯片除了在电脑和手机领域,还有其它更重要的地方应用


2017年我国芯片业进口额高达2601.4亿美元,约占世界的68.8%。很多人心目中的芯片就是电脑和手机的CPU中央处理器),其实芯片多种多样。

芯片无处不在

你家里上网用的路由器需要芯片,冰箱、洗衣机、空调、电视等也需要芯片,甚至大街上的红绿灯系统都需要芯片,芯片无处不在。

NPU是什么?

这几年,人工智能AI)如火如荼,相比过去更多地出现在科幻电影和小说中,现在的人工智能,已经走入大众。

具体到我们身边的应用,诸如手机上的语音助手、指纹识别面部识别、虹膜识别等等,都是人工智能的应用场景。军用的,民用的无人机大量出现,而无人驾驶车辆更是未来的潮流,这些,全都离不开人工智能。

人工智能不是空中楼阁,她必须附着在某个东西上,这就是芯片。传统的CPUGPU图形处理器)也能进行AI计算,但效率很低。

这不难理解,CPU什么都能干,就好像一个人,他能搞科研,还会画画,唱歌好,跳舞棒,会写作,能演讲,还懂管理,这就是CPU——全面发展可能意味着全面平庸。

人工智能这么重要,应用面又如此之广,显然,我们迫切地需要一种芯片,它特别擅长智能算法深度学习,这就是NPU,一种嵌入式神经网络处理器


中国在人工智能芯片上的领先是暂时的,如果没有持续的研发投入,国外的芯片巨头技术实力强悍,资金雄厚,我们很容易被赶超。即使中国产的NPU一直领先,但国外手机厂商出于各种自身的原因而一直不使用,也会很麻烦。

幸运的是,我们已经有了很多国产手机厂商,只要芯片性能够好,相信他们会用。人工智能芯片的应用场景绝不局限于手机,在无人机、无人驾驶、智能家居机器人等领域都会开花结果。



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