芯片的组成材料是什么?详述芯片分类

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芯片的组成材料是什么?详述芯片分类

2024-07-17 14:21:38| 来源: 网络整理| 查看: 265

为增进大家对芯片的认识,本文将对芯片的组成材料以及芯片的详细分类予。

芯片是国内需要大力发展的产业,也是国家正在积极扶持的产业。在没有芯片的情况下,电脑、手机等设备将瘫痪。为增进大家对芯片的认识,本文将对芯片的组成材料以及芯片的详细分类予以介绍。如果你对芯片具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、芯片的组成材料有什么

芯片的原料是晶圆,硅又是晶圆的组成成分,硅主要由由石英沙所精练出来,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将这些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体的材料,将其切片就是芯片制作具体所需要的晶圆。晶圆越薄,生产的成本越低,但对工艺就要求的越高。

可能会有人问了,半导体有这么多,为什么会选择硅来生产芯片呢?其实选择硅作为芯片原材料的原因主要有以下几点:

1、硅作为地球第二多的元素,很容易就能找到提纯的原材料,并且硅相关的处理工艺已经发展了几十年,相对其他元素来说已经很成熟了。

2、硅的价格便宜,易于推广。

3、硅的化学性质稳定,因此制造出来的芯片稳定性也较强。

不过由于近期全球半导体短缺的情况出现,已经有部分公司开始用氮化镓来代替硅作为芯片的原材料。

氮化镓有着比硅更宽的带隙,因此其生产的器件有着更小的晶体管和更短的电流,超低电阻和电容能够将速度大幅度的提升。氮化镓在射频器件和电力电子器件的制造上比硅更具优势,能够用来制造5G技术所使用的的高频无线电波脉冲芯片组,并且氮化镓的耐热性也高于硅,另外氮化镓作为一种加工副产品,它的生产成本较低,并且交货时间快,产能高,故此已经有不少国家开始重视起了镓这种元素。

二、芯片分类

芯片的分类有很多,按照不同的处理信号可分为模拟芯片和数字芯片两种。简单来说,模拟芯片利用的是晶体管的放大作用,而数字模拟芯片利用的是晶体的开关作用。具体来看,模拟芯片用来产生、放大和处理各种模拟信号,种类细且繁多,包括模数转换芯片(ADC)、放大器芯片、电源管理芯片、PLL等等。模拟芯片设计的难点在于非理想效应过多,需要扎实的基础知识和丰富的经验,比如小信号分析、时域频域分析等等。

相比之下,数字芯片则是用来产生、放大和处理各种数字信号,数字芯片一般进行逻辑运算,CPU、内存芯片和DSP芯片都属于数字芯片。数字芯片设计难点在于芯片规模大,工艺要求复杂,因此通常需要多团队共同协同开发。

还有大家非常常见的,按照使用功能来分类,主要有CPU、GPU、FPGA、DSP、ASIC等。CPU是中央处理器,它作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。CPU 是对计算机的所有硬件资源(如存储器、输入输出单元)进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。

按照不同应用场景来分类,芯片又可以分为民用级(消费级),工业级,汽车级,军工级芯片,它们主要区别还是在工作温范围。军工级芯片由于要面临复杂的战争环境,其使用的电子器件要足够的耐操,像导弹、卫星、坦克、航母里面的电子元器件,任何一个部分拿出来都是最先进的,领先工业级10年,领先商业级20年左右,最贵最精密度的都在军工级中体现出来,其工作温度在-55℃~+150℃;汽车级芯片工作温度范围-40℃~+125℃;工业级芯片比汽车级档次稍微低一点,价格次之,精密度次之,工作温度范围在-40℃~+85℃;民用/消费级芯片就是市场上交易的那种,电脑、手机,你能看到的基本上都是商用的。不过产品质量也有所不同,比如微软做的芯片就算是商业级里的军工级,价格最便宜,最常见最实用,工作温度范围在0℃~+70℃。

以上便是此次小编带来的芯片相关内容,通过本文,希望大家对芯片的组成材料以及芯片的具体分类具备一定的了解。



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