الأنواع الرئيسية للدوائر الدقيقة التي تنتجها شركات أشباه الموصلات

يأتي المساهمون في Investopedia من خلفيات متنوعة، حيث يساهم الآلاف من الكتاب والمحررين ذوي الخبرة على مدار 24 عامًا.
هناك نوعان من الرقائق التي تنتجها شركات أشباه الموصلات. بشكل عام، يتم تصنيف الرقائق حسب وظيفتها. ومع ذلك، يتم تقسيمها أحيانًا إلى أنواع مختلفة اعتمادًا على الدائرة المتكاملة (IC) المستخدمة.
من حيث الوظيفة، فإن الفئات الأربع الرئيسية لأشباه الموصلات هي رقائق الذاكرة، والمعالجات الدقيقة، والرقائق القياسية، والأنظمة المعقدة على الشريحة (SoC). وفقًا لنوع الدائرة المتكاملة، يمكن تقسيم الرقائق إلى ثلاثة أنواع: الرقائق الرقمية، والرقائق التناظرية، والرقائق الهجينة.
من وجهة نظر وظيفية، تقوم رقائق الذاكرة شبه الموصلة بتخزين البيانات والبرامج على أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التخزين.
توفر شرائح ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) مساحة عمل مؤقتة، بينما تقوم شرائح الذاكرة المحمولة بتخزين المعلومات بشكل دائم (ما لم يتم محوها). لا يمكن تعديل شرائح ذاكرة القراءة فقط (ROM) وذاكرة القراءة فقط (PROM). في المقابل، ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة (EPROM) وذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا (EEPROM) قابلة للاستبدال.
يحتوي المعالج الدقيق على وحدة معالجة مركزية واحدة أو أكثر (CPUs). قد تحتوي خوادم الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية على معالجات متعددة.
تعتمد المعالجات الدقيقة 32 بت و64 بت في أجهزة الكمبيوتر والخوادم الحالية على معماريات شرائح x86 وPOWER وSPARC التي تم تطويرها منذ عقود مضت. من ناحية أخرى، عادةً ما تستخدم الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية بنية شريحة ARM. يتم استخدام المعالجات الدقيقة 8 بت و16 بت و24 بت الأقل قوة (وتسمى وحدات التحكم الدقيقة) في منتجات مثل الألعاب والمركبات.
من الناحية الفنية، وحدة معالجة الرسومات (GPU) عبارة عن معالج دقيق قادر على تقديم الرسومات للعرض على الأجهزة الإلكترونية. تم طرح وحدات معالجة الرسومات في السوق العامة في عام 1999، وهي معروفة بتقديم الرسومات السلسة التي يتوقعها المستهلكون من مقاطع الفيديو والألعاب الحديثة.
قبل ظهور وحدة معالجة الرسومات (GPU) في أواخر التسعينيات، كان يتم تنفيذ عرض الرسومات بواسطة وحدة المعالجة المركزية (CPU). عند استخدامها مع وحدة المعالجة المركزية، يمكن لوحدة معالجة الرسومات تحسين أداء الكمبيوتر عن طريق إلغاء تحميل بعض الوظائف كثيفة الاستخدام للموارد، مثل العرض، من وحدة المعالجة المركزية. يؤدي هذا إلى تسريع معالجة التطبيقات لأن وحدة معالجة الرسومات يمكنها إجراء العديد من العمليات الحسابية في نفس الوقت. يسمح هذا التحول أيضًا بتطوير برامج وأنشطة أكثر تقدمًا وكثافة في استخدام الموارد، مثل تعدين العملات المشفرة.
الدوائر الصناعية المتكاملة (CICs) هي دوائر دقيقة بسيطة تستخدم لتنفيذ إجراءات المعالجة المتكررة. يتم إنتاج هذه الرقائق بكميات كبيرة وغالبًا ما تستخدم في أجهزة ذات غرض واحد مثل ماسحات الباركود الضوئية. ويتميز سوق الدوائر المتكاملة للسلع بهوامش ربح منخفضة ويهيمن عليه كبار مصنعي أشباه الموصلات الآسيويين. إذا تم تصنيع الدائرة المتكاملة لغرض محدد، فإنها تسمى ASIC أو الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق. على سبيل المثال، يتم تعدين البيتكوين اليوم بمساعدة ASIC، الذي يؤدي وظيفة واحدة فقط: التعدين. تعد مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs) بمثابة IC قياسي آخر يمكن تخصيصه وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة.
يعد SoC (النظام الموجود على الشريحة) واحدًا من أحدث أنواع الرقائق والأكثر شيوعًا لدى الشركات المصنعة الجديدة. في SoC، يتم دمج جميع المكونات الإلكترونية المطلوبة للنظام بأكمله في شريحة واحدة. تعد شرائح SoC أكثر تنوعًا من شرائح التحكم الدقيقة، والتي عادةً ما تجمع بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وذاكرة القراءة فقط (ROM) والإدخال/الإخراج (I/O). في الهواتف الذكية، يمكن لـ SoCs أيضًا دمج الرسومات والكاميرات ومعالجة الصوت والفيديو. تؤدي إضافة شريحة تحكم وشريحة راديو إلى إنشاء حل ثلاثي الشرائح.
باتباع نهج مختلف في تصنيف الرقائق، تستخدم معظم معالجات الكمبيوتر الحديثة الدوائر الرقمية. تجمع هذه الدوائر عادةً بين الترانزستورات والبوابات المنطقية. في بعض الأحيان يتم إضافة متحكم صغير. تستخدم الدوائر الرقمية إشارات رقمية منفصلة، ​​تعتمد عادة على دائرة ثنائية. يتم تعيين جهدين مختلفين، يمثل كل منهما قيمة منطقية مختلفة.
تم استبدال الرقائق التناظرية إلى حد كبير (ولكن ليس بشكل كامل) بالرقائق الرقمية. رقائق الطاقة عادة ما تكون رقائق تناظرية. لا تزال إشارات النطاق العريض تتطلب وحدات متكاملة تناظرية ولا تزال تستخدم كأجهزة استشعار. في الدوائر التناظرية، يتغير الجهد والتيار بشكل مستمر عند نقاط معينة في الدائرة.
تشتمل الدوائر المتكاملة التناظرية عادةً على ترانزستورات ومكونات سلبية مثل المحاثات والمكثفات والمقاومات. تعد الدوائر المتكاملة التناظرية أكثر عرضة للضوضاء أو تغيرات الجهد الصغيرة، مما قد يؤدي إلى حدوث أخطاء.
أشباه الموصلات للدوائر الهجينة هي عادة دوائر متكاملة رقمية مع تقنيات تكميلية تعمل مع كل من الدوائر التناظرية والرقمية. قد تشتمل وحدات التحكم الدقيقة على محول تمثيلي إلى رقمي (ADC) للتفاعل مع الدوائر الدقيقة التناظرية مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة.
في المقابل، يسمح المحول الرقمي إلى التناظري (DAC) لوحدة التحكم الدقيقة بتوليد الفولتية التناظرية لنقل الصوت من خلال جهاز تناظري.
صناعة أشباه الموصلات مربحة وديناميكية، وتبتكر عبر العديد من قطاعات أسواق الحوسبة والإلكترونيات. يمكن أن تساعدك معرفة أنواع أشباه الموصلات التي تنتجها الشركات مثل وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات معالجة الرسومات (GPU) ووحدات ASIC (ASIC) في اتخاذ قرارات استثمارية أكثر ذكاءً واستنارة عبر مجموعات الصناعة.