Разнообразие микросхем в полупроводниковой индустрии: от процессоров до систем на кристалле

Сюзанна — эксперт по контент-маркетингу, автор и специалист по проверке фактов. Имеет степень бакалавра наук в области финансов из Университета Бриджуотер и помогает создавать эффективные контент-стратегии.

Микросхемы, выпускаемые полупроводниковыми компаниями, можно классифицировать двумя основными способами: по функциональному назначению и по типу интегральных схем (ИС).

С точки зрения функциональности выделяют четыре главные категории: память, микропроцессоры, стандартные микросхемы и сложные системы на кристалле (SoC). По типу интегральных схем микросхемы делятся на цифровые, аналоговые и смешанные.

Основные выводы

• Полупроводники — материалы, проводящие электричество лучше изоляторов, но хуже проводников, и используются в тысячах электронных устройств.
• Основные категории микросхем включают память, процессоры и интегральные схемы, что облегчает понимание отрасли.
• Знание специализации компании в секторе полупроводников помогает точнее оценить инвестиционный потенциал и конкурентное окружение.

Микросхемы памяти

Память в полупроводниках предназначена для хранения данных и программ. Оперативная память (RAM) обеспечивает временное рабочее пространство, тогда как флеш-память сохраняет информацию без потери при отключении питания.

Память только для чтения (ROM) и программируемая (PROM) не поддаются изменению, в отличие от стираемой программируемой (EPROM) и электрически стираемой (EEPROM), которые можно перепрограммировать.

Микропроцессоры

Микропроцессоры содержат центральные процессоры (CPU) и встречаются в серверах, персональных компьютерах, планшетах и смартфонах, часто с несколькими ядрами.

Современные 32- и 64-битные процессоры основаны на архитектурах x86, POWER и SPARC, тогда как мобильные устройства используют ARM. Микроконтроллеры с меньшей разрядностью (8, 16, 24 бит) применяются в игрушках, автомобилях и бытовой технике.

Графические процессоры (GPU)

GPU — специализированные микропроцессоры для обработки графики, появившиеся на рынке в 1999 году. Они обеспечивают плавное отображение видео и игровых эффектов.

До появления GPU графика обрабатывалась CPU. Совместная работа CPU и GPU повышает производительность за счет параллельных вычислений, что позволило создать сложное программное обеспечение и новые сферы, например, майнинг криптовалют.

Интересный факт

В 2023 году в мире было продано более одного триллиона полупроводниковых устройств.

Стандартные интегральные схемы (Commodity ICs)

Стандартные интегральные схемы — простые микросхемы для выполнения повторяющихся задач, широко используемые в однозадачных устройствах, например, в сканерах штрихкодов. Этот рынок с минимальной прибылью доминируют крупные азиатские производители.

Если микросхема предназначена для конкретного применения, она называется ASIC (специализированная интегральная схема). Например, майнинг биткоинов сегодня реализуется ASIC, выполняющими только эту функцию. FPGA — программируемые интегральные схемы, которые можно настроить под требования производителя.

Системы на кристалле (SoC) — современный тип микросхем, объединяющий все необходимые компоненты системы на одном чипе. Они превосходят микроконтроллеры, объединяя CPU, память, графику, камеры и аудио- и видеопроцессоры, что особенно важно для смартфонов и IoT-устройств.

Большинство современных процессоров используют цифровые схемы с транзисторами и логическими элементами, работающими на двоичных сигналах с двумя уровнями напряжения.

Аналоговые микросхемы

Аналоговые микросхемы, хотя и частично заменены цифровыми, сохраняют важную роль. Они используются в источниках питания, сенсорах и для обработки широкополосных сигналов.

Аналоговые схемы включают транзисторы и пассивные элементы (индуктивности, конденсаторы, резисторы). Они чувствительны к шумам и колебаниям напряжения, что требует точной настройки.

Смешанные схемы

Смешанные микросхемы сочетают цифровые и аналоговые технологии. Например, микроконтроллер может содержать аналого-цифровой преобразователь (ADC) для подключения аналоговых датчиков, таких как температурные.

Цифро-аналоговый преобразователь (DAC) позволяет микроконтроллеру генерировать аналоговые сигналы для звуковых устройств.

Ключевые типы полупроводниковых микросхем

Главные типы включают микропроцессоры, чипы памяти, графические процессоры, специализированные интегральные схемы и системы на кристалле.

Что такое системы на кристалле (SoC)?

SoC объединяют CPU, GPU, память и управление питанием в одном компактном чипе, обеспечивая высокую производительность и экономию пространства в смартфонах, планшетах и устройствах Интернета вещей.

Роль аналоговых микросхем

Аналоговые микросхемы обрабатывают непрерывные сигналы (звук, свет, температуру), преобразуя их в цифровой формат для дальнейшей обработки. Они незаменимы в сенсорах, усилителях и регуляторах питания.

Итог

Полупроводниковая отрасль постоянно развивается, внедряя инновации в вычислительной и электронной технике. Понимание специализации компаний — будь то процессоры, графические чипы или ASIC — поможет принимать более обоснованные инвестиционные решения и выявлять прямых конкурентов на рынке.

Изучите полезные статьи в категории Акции на дату 02-05-2024. Статья под заголовком "Разнообразие микросхем в полупроводниковой индустрии: от процессоров до систем на кристалле" предлагает глубокий анализ и практические советы в области Акции. Каждая статья подготовлена экспертами для предоставления максимальной ценности читателям.

Статья " Разнообразие микросхем в полупроводниковой индустрии: от процессоров до систем на кристалле " расширяет ваши знания в категории Акции, держит вас в курсе последних событий и помогает принимать обоснованные решения. Каждая статья основана на уникальном контенте, обеспечивая оригинальность и качество.