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半導体企業が製造するチップには 2 種類あります。一般に、チップはその機能に応じて分類されます。ただし、使用する集積回路(IC)によって種類が分かれることもあります。
機能の観点から見ると、半導体の 4 つの主なカテゴリは、メモリ チップ、マイクロプロセッサ、標準チップ、および複雑なシステム オン チップ (SoC) です。集積回路の種類に応じて、チップはデジタル チップ、アナログ チップ、ハイブリッド チップの 3 つのタイプに分類できます。
機能的な観点から見ると、半導体メモリ チップはコンピュータや記憶装置にデータとプログラムを保存します。
ランダム アクセス メモリ (RAM) チップは一時的な作業スペースを提供しますが、フラッシュ メモリ チップは情報を (消去されない限り) 永続的に保存します。読み取り専用メモリ (ROM) およびプログラマブル読み取り専用メモリ (PROM) チップは変更できません。対照的に、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ (EPROM) チップと電気的消去可能読み取り専用メモリ (EEPROM) チップは交換可能です。
マイクロプロセッサには 1 つ以上の中央処理装置 (CPU) が含まれています。コンピュータ サーバー、パーソナル コンピュータ (PC)、タブレット、スマートフォンには複数のプロセッサが搭載されている場合があります。
今日の PC やサーバーに搭載されている 32 ビットおよび 64 ビットのマイクロプロセッサは、数十年前に開発された x86、POWER、および SPARC チップ アーキテクチャに基づいています。一方、スマートフォンなどのモバイルデバイスは通常、ARMチップアーキテクチャを使用します。それほど強力ではない 8 ビット、16 ビット、および 24 ビットのマイクロプロセッサ (マイクロコントローラーと呼ばれます) は、おもちゃや乗り物などの製品に使用されています。
技術的には、グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) は、電子デバイス上に表示するグラフィックスをレンダリングできるマイクロプロセッサです。1999 年に一般市場に導入された GPU は、消費者が最新のビデオやゲームに期待する滑らかなグラフィックスを提供することで知られています。
1990 年代後半に GPU が登場するまでは、グラフィックスのレンダリングは中央処理装置 (CPU) によって実行されていました。GPU を CPU と組み合わせて使用すると、レンダリングなどのリソースを大量に消費する機能の一部を CPU からオフロードすることで、コンピューターのパフォーマンスを向上させることができます。これにより、GPU は同時に多くの計算を実行できるため、アプリケーションの処理が高速化されます。この変化により、より高度でリソースを大量に消費するソフトウェアの開発や、仮想通貨マイニングなどのアクティビティも可能になります。
産業用集積回路 (CIC) は、反復処理手順を実行するために使用される単純なマイクロ回路です。これらのチップは大量に生産され、バーコード スキャナーなどの単一目的デバイスでよく使用されます。コモディティ集積回路市場は利益率が低いという特徴があり、アジアの大手半導体メーカーが独占しています。IC が特定の目的のために作られた場合、それは ASIC または特定用途向け集積回路と呼ばれます。たとえば、今日のビットコイン マイニングは、マイニングという 1 つの機能のみを実行する ASIC の助けを借りて行われます。フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) は、メーカーの仕様に合わせてカスタマイズできるもう 1 つの標準 IC です。
SoC (システム オン チップ) は、最新のタイプのチップの 1 つであり、新興メーカーの間で最も人気があります。SoC では、システム全体に必要なすべての電子コンポーネントが単一のチップに組み込まれています。SoC は、通常 CPU と RAM、ROM、入出力 (I/O) を組み合わせたマイクロコントローラー チップよりも多用途です。スマートフォンでは、SoC はグラフィックス、カメラ、オーディオおよびビデオ処理を統合することもできます。制御チップと無線チップを追加すると、3 チップ ソリューションが作成されます。
チップの分類に別のアプローチを採用しているため、最新のコンピューター プロセッサーのほとんどはデジタル回路を使用しています。これらの回路は通常、トランジスタと論理ゲートを組み合わせています。マイクロコントローラーが追加される場合もあります。デジタル回路は、通常はバイナリ回路に基づくデジタル ディスクリート信号を使用します。2 つの異なる電圧が割り当てられ、それぞれが異なる論理値を表します。
アナログ チップは大部分 (ただし完全ではありません) デジタル チップに置き換わりました。パワーチップは通常、アナログチップです。広帯域信号には依然としてアナログ IC が必要であり、依然としてセンサーとして使用されています。アナログ回路では、回路内の特定の点で電圧と電流が連続的に変化します。
アナログ IC には通常、トランジスタと、インダクタ、コンデンサ、抵抗器などの受動部品が含まれています。アナログ IC はノイズや小さな電圧変化の影響を受けやすく、エラーが発生する可能性があります。
ハイブリッド回路用の半導体は、通常、アナログ回路とデジタル回路の両方で動作する補完技術を備えたデジタル IC です。マイクロコントローラーには、温度センサーなどのアナログマイクロ回路と接続するためのアナログデジタルコンバーター (ADC) が含まれる場合があります。
対照的に、デジタル - アナログ コンバーター (DAC) を使用すると、マイクロコントローラーがアナログ電圧を生成して、アナログ デバイスを介してオーディオを送信できます。
半導体業界は収益性が高くダイナミックであり、コンピューティングおよびエレクトロニクス市場の多くの分野にわたって革新を行っています。CPU、GPU、ASIC など、企業がどのような種類の半導体を製造しているかを知ることは、業界グループ全体でより賢明でより多くの情報に基づいた投資決定を下すのに役立ちます。
投稿日時: 2023 年 6 月 29 日