芯片的分类方式五花八门。你随机问十个业内大佬,可能会得到十种不同的答案。按信号处理方式分,有模拟芯片和数字芯片;按设计理念分,有通用芯片和专用芯片;按应用领域分,有航天级、汽车级、工业级和商业级;按制程分,有7nm、14nm、28nm……
但如果从应用功能的角度来看,芯片到底该怎么归类?今天这篇文章,咱们就用钢铁侠来打个比方,把芯片的六大类别一次讲清楚。每类芯片是干啥的、有哪些代表企业、国产替代进展如何,看完你心里就有谱了。
一、处理器芯片:钢铁侠的"大脑",负责思考和计算
处理器芯片相当于人类的大脑,是整个系统的运算和控制核心,负责思考、分析和计算。
中央处理器(CPU)是信息处理和程序运行的最终执行单元。提到CPU,很多人第一反应就是Intel——世界上第一款商业化的处理器Intel 4004就出自这家公司。除了Intel,AMD、IBM、高通等也是CPU设计领域的巨头。国产方面,华为、龙芯、海光、北京君正等企业正在奋力追赶。
图形处理器(GPU)也叫视觉处理器或显示芯片,主要在电脑、手机等移动设备上做图像和图形相关的运算。Intel、英伟达、AMD是GPU领域的传统强者。这两年国产GPU市场全面开花,壁仞、摩尔线程、芯动科技、景嘉微等企业纷纷发布了自家产品,势头很猛。
数字信号处理器(DSP)是一种独特的微处理器,专门用数字信号来处理大量信息。除了音视频领域,在自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器等场景都能看到DSP的身影。Microchip、TI、ADI、ARM等公司是这一领域的代表性企业。
微控制器(MCU)在一颗芯片上把计算、存储、接口等集成在一起,相当于芯片级的计算机。MCU用途很广,但最大的应用场景是汽车——一辆车里通常包含70多块MCU芯片。这个领域的国内外代表企业有:瑞萨电子、恩智浦、ST、华大半导体、士兰微、复旦微电子等。
二、存储芯片:钢铁侠的"记忆皮层",负责存数据
存储芯片相当于人类的大脑皮层,用来储存信息和数据。心理学上把人脑记忆分为瞬时记忆、短时记忆和长时记忆,存储芯片也一样,不同类型的存储器承担着不同的"记忆任务"。
SRAM(静态随机存取存储器):只要保持通电,数据就能恒常保持;一旦断电,数据立刻丢失。属于易失性存储器。
DRAM(动态随机存取存储器):数据只能保持很短时间,需要在通电状态下定时刷新才能维持;断电后数据丢失。同样属于易失性存储器。
ROM(只读存储器):信息写入后就固定下来,即使切断电源也不会丢失。属于非易失性存储器。
Flash(闪存):无论是否通电、是否刷新,都能长久保持数据。和ROM一样属于非易失性存储器,手机里的存储空间大多用的就是Flash。
我国是世界上最大的存储芯片市场,但长期以来严重依赖进口。尤其是DRAM领域,三星、海力士、美光三家合计市场占有率超过94%,寡头垄断格局十分稳固。为了打破这一局面,国内多家企业正在突围,长江存储、长鑫存储、兆易创新、华天科技、复旦微电子等都是其中的代表。
三、传感器:钢铁侠的"五官",负责感知世界
传感器相当于人类的五官,可以感知和测量声音、图像、温度、湿度、压力、光信号等各种物理量。
CMOS图像传感器(CIS):把光学图像转换成电子信号,相当于人的视网膜。手机拍照、相机成像乃至卫星遥感,都离不开它。代表企业:索尼、三星、豪威科技、格科微等。
MEMS(微机电系统):按功能要求在芯片上把微电路和微机械集成于一体。手机里的磁传感器、指纹传感器、环境传感器等,大多属于MEMS。代表企业:博通、博世、歌尔微电子、敏芯微、士兰微等。
触摸/触控芯片(Touch):手机和平板电脑里都有它的身影,对环境变化具有灵敏的自动识别和跟踪功能。代表企业:Atmel、比亚迪、晨星半导体、汇顶科技等。
四、电源芯片:钢铁侠的"心脏",负责供能
电源芯片相当于人类的心脏,负责给身体其他器官提供营养物质。在电子系统里,电源芯片给ASIC、DSP、CPU、Memory、FPGA及其他数字或模拟负载提供稳定的供电。
DC/DC电源芯片:直流转直流的电源,是开关电源芯片的一种。相较于AC/DC,DC/DC的设计技术和生产工艺在国内外都已比较成熟和标准化。
LDO低压差线性稳压器:一种稳压器。在电子设计中,经常需要用不同的直流电压给不同器件供电,LDO就是干这个活的。
PMU电源管理单元:一种高度集成的便携式电源管理方案,可以获得更高的电源转换效率和更低的功耗。
电源芯片领域的国内外代表企业有:芯源系统、TI、英飞凌、东芝、瑞芯微、圣邦微电子、上海贝岭等。
五、通信芯片:钢铁侠的"神经",负责传递信息
通信芯片相当于人类的神经系统,四通八达,负责传递信息和数据。
蓝牙芯片(Bluetooth):近距离无线连接技术,支持声音和图像传输,大家日常用的蓝牙耳机、蓝牙音箱都靠它。代表企业:高通、赛普拉斯、Dialog、ST、紫光展锐等。
WiFi芯片:上网冲浪必备,也是一种近距离无线通信。代表企业:高通、博通、Marvell、联发科、瑞昱、乐鑫等。
NB-IoT芯片(窄带物联网):远距离无线通信,属于广域网,可以应用到智能抄表、智慧路灯、智慧停车、共享单车等领域。代表企业:高通、华为、中兴微、联发科、紫光展锐等。
六、接口芯片:钢铁侠的"四肢",负责连接外部世界
接口芯片相当于人的四肢,用于传递信息和数据,连接设备与外部世界。
USB芯片:通用串行总线,是PC和手机领域最常见的接口技术。电脑上的USB插口、手机的USB充电线,都和我们日常生活息息相关。代表企业:赛普拉斯、恩智浦、全志科技等。
HDMI芯片:高清多媒体接口,可以发送未压缩的音频及视频信号。笔记本电脑、电视、机顶盒上的HDMI接口,背后就是这类芯片在支撑。代表企业:东芝、ADI、全志科技等。
在芯片产业"国产替代"浪潮席卷的当下,很多已经入行的工程师对专业知识信手拈来,但对芯片的整体分类却未必清楚。而对于打算入行的新人来说,参加面试时甚至不清楚公司的主营芯片产品属于哪一类。
希望通过这篇文章,你能对芯片的六大类别建立起一个清晰的框架。处理器是大脑,存储是记忆,传感器是五官,电源是心脏,通信是神经,接口是四肢——六大系统协同工作,才构成了我们今天看到的智能世界。
(本文基于公开技术资料及行业研究整理,仅供学习参考。)
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