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Esistono due tipi di chip prodotti dalle aziende di semiconduttori. Generalmente i chip vengono classificati in base alla loro funzione. Tuttavia, a volte vengono suddivisi in diversi tipi a seconda del circuito integrato (IC) utilizzato.
In termini di funzionalità, le quattro categorie principali di semiconduttori sono chip di memoria, microprocessori, chip standard e sistemi complessi su chip (SoC). A seconda del tipo di circuito integrato, i chip possono essere suddivisi in tre tipi: chip digitali, chip analogici e chip ibridi.
Da un punto di vista funzionale, i chip di memoria a semiconduttore memorizzano dati e programmi su computer e dispositivi di memorizzazione.
I chip di memoria ad accesso casuale (RAM) forniscono uno spazio di lavoro temporaneo, mentre i chip di memoria flash memorizzano le informazioni in modo permanente (a meno che non vengano cancellate). I chip della memoria di sola lettura (ROM) e della memoria di sola lettura programmabile (PROM) non possono essere modificati. Al contrario, i chip della memoria di sola lettura programmabile cancellabile (EPROM) e della memoria di sola lettura cancellabile elettricamente (EEPROM) sono sostituibili.
Un microprocessore contiene una o più unità di elaborazione centrale (CPU). Server informatici, personal computer (PC), tablet e smartphone possono avere più processori.
I microprocessori a 32 e 64 bit presenti nei PC e nei server di oggi si basano sulle architetture dei chip x86, POWER e SPARC sviluppate decenni fa. D'altra parte, i dispositivi mobili come gli smartphone utilizzano solitamente l'architettura del chip ARM. I microprocessori meno potenti a 8 bit, 16 bit e 24 bit (chiamati microcontrollori) vengono utilizzati in prodotti come giocattoli e veicoli.
Tecnicamente, un'unità di elaborazione grafica (GPU) è un microprocessore in grado di eseguire il rendering della grafica per la visualizzazione su dispositivi elettronici. Introdotte sul mercato nel 1999, le GPU sono note per offrire la grafica fluida che i consumatori si aspettano dai video e dai giochi moderni.
Prima dell'avvento della GPU alla fine degli anni '90, il rendering grafico veniva eseguito dall'unità di elaborazione centrale (CPU). Se utilizzata insieme alla CPU, la GPU può migliorare le prestazioni del computer scaricando alcune funzioni ad uso intensivo di risorse, come il rendering, dalla CPU. Ciò accelera l'elaborazione delle applicazioni perché la GPU può eseguire molti calcoli contemporaneamente. Questo cambiamento consente anche lo sviluppo di software e attività più avanzati e ad alta intensità di risorse come il mining di criptovalute.
I circuiti integrati industriali (CIC) sono semplici microcircuiti utilizzati per eseguire procedure di elaborazione ripetitive. Questi chip vengono prodotti in grandi volumi e vengono spesso utilizzati in dispositivi monouso come gli scanner di codici a barre. Il mercato dei circuiti integrati di base è caratterizzato da margini bassi ed è dominato dai grandi produttori asiatici di semiconduttori. Se un circuito integrato è realizzato per uno scopo specifico, viene chiamato ASIC o circuito integrato specifico dell'applicazione. Ad esempio, oggi il mining di bitcoin viene effettuato con l’ausilio di un ASIC, che svolge una sola funzione: il mining. Gli FPGA (Field Programmable Gate Array) sono un altro circuito integrato standard che può essere personalizzato in base alle specifiche del produttore.
Il SoC (system on a chip) è uno dei tipi di chip più nuovi e il più popolare tra i nuovi produttori. In un SoC tutti i componenti elettronici necessari per l'intero sistema sono integrati in un unico chip. I SoC sono più versatili dei chip microcontroller, che in genere combinano una CPU con RAM, ROM e input/output (I/O). Negli smartphone i SoC possono integrare anche grafica, fotocamere ed elaborazione audio e video. L'aggiunta di un chip di controllo e di un chip radio crea una soluzione a tre chip.
Adottando un approccio diverso alla classificazione dei chip, la maggior parte dei processori per computer moderni utilizza circuiti digitali. Questi circuiti solitamente combinano transistor e porte logiche. A volte viene aggiunto un microcontrollore. I circuiti digitali utilizzano segnali digitali discreti, solitamente basati su un circuito binario. Vengono assegnate due tensioni diverse, ciascuna rappresentante un valore logico diverso.
I chip analogici sono stati in gran parte (ma non completamente) sostituiti da chip digitali. I chip di potenza sono generalmente chip analogici. I segnali a banda larga richiedono ancora circuiti integrati analogici e vengono ancora utilizzati come sensori. Nei circuiti analogici, la tensione e la corrente cambiano continuamente in determinati punti del circuito.
I circuiti integrati analogici includono tipicamente transistor e componenti passivi come induttori, condensatori e resistori. I circuiti integrati analogici sono più soggetti a rumore o a piccole variazioni di tensione, che possono portare a errori.
I semiconduttori per circuiti ibridi sono tipicamente circuiti integrati digitali con tecnologie complementari che funzionano sia con circuiti analogici che digitali. I microcontrollori possono includere un convertitore analogico-digitale (ADC) per interfacciarsi con microcircuiti analogici come i sensori di temperatura.
Al contrario, un convertitore digitale-analogico (DAC) consente al microcontrollore di generare tensioni analogiche per trasmettere l'audio attraverso un dispositivo analogico.
L’industria dei semiconduttori è redditizia e dinamica e innova in molti segmenti dei mercati dell’informatica e dell’elettronica. Sapere quali tipi di semiconduttori producono le aziende, come CPU, GPU e ASIC, può aiutarti a prendere decisioni di investimento più intelligenti e informate tra i gruppi industriali.
Orario di pubblicazione: 29 giugno 2023