芯片種類知(zhī)多少

日期: 2022-03-29

導語

在先前推出的芯片産業鏈系列文(wén)章中,我們爲大(dà)家詳細梳理(lǐ)了(le)芯片産業鏈上(shàng)各個環節,以及各環節上(shàng)的主要企業(有需要預習的同學請(qǐng)移步文(wén)末鏈接)。

整個芯片産業鏈可分爲設計(jì)、制造、封測三大(dà)環節,再輔以所需的EDA軟件、半導體設備與半導體材料。


芯片種類知(zhī)多少


我們在産業界常見,芯片行業研究邏輯多以水(shuǐ)平分類上(shàng)對(duì)不同種類的半導體産品企切入MCU、模拟芯片、IGBT、第三代半導體等概念或名詞常常成爲大(dà)衆投資者的認知(zhī)盲區(qū)。 

針對(duì)讀者的反饋,我們推出半導體的新系列文(wén)章旨在直接從(cóng)産品角度,打破認知(zhī)界限。用(yòng)最專業的理(lǐ)解、最通俗的語言爲大(dà)家解讀半導體行業,緻力于幫您發掘熱門(mén)賽道(dào)的“隐藏款”。

問題:數字芯片和(hé)邏輯芯片有何不同?

實際上(shàng),從(cóng)産業研究角度,要解決這(zhè)個問題首先要将半導體的分類方法捋明(míng)白(bái),大(dà)量研究資料及資訊存在定義不明(míng)晰、不加以說明(míng)解釋的現(xiàn)象,造成概念使用(yòng)與分類存在混亂,我們在此嘗試爲大(dà)家厘清半導體常見的分類:

半導體依照處理(lǐ)信号種類的不同可分爲數字芯片與模拟芯片——數字芯片處理(lǐ)0和(hé)1等離散的數字信号,模拟芯片則處理(lǐ)溫度、濕度、壓強等連續信号。

芯片種類知(zhī)多少


随着半導體技術的發展,大(dà)多數芯片兩種信号均能(néng)處理(lǐ),區(qū)别在于處理(lǐ)哪種信号較多; 

依照襯底材料的不同可分爲第一、第二、第三代半導體,第一代半導體以矽鍺材料作(zuò)爲襯底材料,應用(yòng)最爲廣泛,第三代半導體則以氮化镓(GaN)和(hé)碳化矽(SiC)作(zuò)爲襯底材料;

依照規格劃分可分爲軍用(yòng)級、車規級、工(gōng)業級、民用(yòng)級半導體,它們具有不同的溫度适應能(néng)力與抗幹擾能(néng)力。 

而我們最常見的邏輯芯片、功率半導體、MCU等概念是半導體依照功能(néng)場景爲标準劃分的細分品類。一顆芯片可能(néng)既是數字芯片,也(yě)是邏輯芯片,兩者描述的側重點不同,前者側重于描述其處理(lǐ)的信号類型,而後者側重于描述其功能(néng)。

世界半導體貿易統計(jì)組織(WSTS)将所有半導體按照結構功能(néng)劃分爲集成電路、分立器件、光電子器件與傳感器四大(dà)類。後續系列文(wén)章将分别對(duì)它們進行詳細介紹。

芯片種類知(zhī)多少

集成電路簡稱IC(Integrated Circuit),是采用(yòng)一定的工(gōng)藝,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容等元件集成在半導體晶圓上(shàng),成爲具有所需電路功能(néng)的微型結構,占全球半導體市場份額的83%。

集成電路可進一步細分爲承擔計(jì)算(suàn)功能(néng)的邏輯芯片、承擔存儲功能(néng)的存儲芯片,承擔傳輸與能(néng)源供給功能(néng)的模拟芯片以及将運算(suàn)、存儲等功能(néng)集成于一個芯片之上(shàng)的微控制單元(MCU),它們的市場份額分别占到(dào)半導體總體市場份額的22.41%22.41%10.79%13.28%,邏輯芯片與存儲芯片占比較高(gāo)。 

分立器件則是内部沒有集成的普通電阻、電容、晶體管等電子元件,是最早出現(xiàn)的半導體器件。我們的理(lǐ)解是在分立器件的發展過程中,随着半導體制造技術的發展,适合集成在芯片之中的分立器件演化爲集成電路,而一些(xiē)不适合集成于芯片之中的則還是以分立器件的形式保留至今。 

人們熟知(zhī)的二極管、三極管、晶體管、MOSFET(金(jīn)氧半場效晶體管)與IGBT(絕緣栅雙極型晶體管)都屬于分立器件,分立器件依據功率的标準細分爲功率器件與小(xiǎo)信号器件,廣泛運用(yòng)于整流、穩壓、保護、開(kāi)關等功能(néng),市場份額約占半導體總市場份額的5%。 

光電子器件則是利用(yòng)光-電子轉換效應制成的各種功能(néng)器件,代表器件有LED(發光二極管)、LD(激光二極管)與光電探測器,部分資料将其歸爲分立器件的一個細分種類,應用(yòng)于醫(yī)學檢測透視(shì)、紅(hóng)外(wài)探測、光電瞄具等領域,市場份額約占半導體總市場份額的9%。 

傳感器是能(néng)敏銳的感知(zhī)物理(lǐ)、化學、生物信息并将它們轉化爲電信息的電子元件,代表器件有MEMS(微機電系統)、CMOS圖像傳感器,主要應用(yòng)于工(gōng)控、遙測、家電等領域,市場份額約占半導體總市場份額的3%。 

有興趣對(duì)以上(shàng)各類半導體進行更詳細了(le)解的小(xiǎo)夥伴請(qǐng)繼續關注本系列文(wén)章~

兩個易混概念

最後我們再簡單解釋下(xià)近期發現(xiàn)的的兩個誤區(qū):

l晶體管尺寸VS矽片尺寸

制程工(gōng)藝中的14nm、7nm等說法指的是集成于芯片之上(shàng)的晶體管的大(dà)小(xiǎo),制程工(gōng)藝越先進意味着集成于芯片之上(shàng)的晶體管越小(xiǎo),同樣大(dà)小(xiǎo)的晶圓上(shàng)可集成的晶體管越多,性能(néng)更爲強大(dà)。

12英寸、8英寸晶圓指的是半導體原材料矽晶圓的尺寸,晶圓尺寸越大(dà),同一片晶圓能(néng)夠提供的芯片數量越多,生産成本越低(dī)。 

l刻蝕機VS光刻機

國内半導體設備制造商中微半導體2021年宣布即将研制成功能(néng)夠制作(zuò)5nm芯片制程的刻蝕機,消息經大(dà)量媒體添油加醋,以訛傳訛最終變爲中微半導體已掌握5nm制程芯片制造技術,即将超過台積電。

芯片種類知(zhī)多少

晶圓制造流程分爲光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入等工(gōng)序,中微半導體爲半導體設備提供商,僅提供刻蝕環節所需的刻蝕設備。晶圓制造過程中最關鍵的設備爲光刻機,上(shàng)海微電子正在進行28nm制程芯片所需光刻機的研發,尚未成功。

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