Współpracownicy Investopedii pochodzą z różnorodnych środowisk, a tysiące doświadczonych pisarzy i redaktorów współpracowało z nami przez 24 lata.
Istnieją dwa rodzaje chipów produkowanych przez firmy produkujące półprzewodniki. Ogólnie rzecz biorąc, chipy są klasyfikowane według ich funkcji. Czasami jednak dzieli się je na różne typy w zależności od użytego układu scalonego (IC).
Pod względem funkcjonalności cztery główne kategorie półprzewodników to chipy pamięci, mikroprocesory, standardowe chipy i złożone systemy na chipie (SoC). W zależności od rodzaju układu scalonego, chipy można podzielić na trzy typy: chipy cyfrowe, chipy analogowe i chipy hybrydowe.
Z funkcjonalnego punktu widzenia półprzewodnikowe układy pamięci przechowują dane i programy na komputerach i urządzeniach pamięci masowej.
Układy pamięci o dostępie swobodnym (RAM) zapewniają tymczasową przestrzeń roboczą, natomiast układy pamięci flash przechowują informacje na stałe (chyba że zostaną usunięte). Nie można modyfikować układów pamięci tylko do odczytu (ROM) i programowalnej pamięci tylko do odczytu (PROM). Natomiast kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu (EPROM) i elektrycznie kasowalna pamięć tylko do odczytu (EEPROM) są wymienne.
Mikroprocesor zawiera jedną lub więcej jednostek centralnych (CPU). Serwery komputerowe, komputery osobiste (PC), tablety i smartfony mogą mieć wiele procesorów.
32-bitowe i 64-bitowe mikroprocesory stosowane w dzisiejszych komputerach stacjonarnych i serwerach oparte są na opracowanych kilkadziesiąt lat temu architekturach chipów x86, POWER i SPARC. Z drugiej strony urządzenia mobilne, takie jak smartfony, zwykle korzystają z architektury chipów ARM. Mniej wydajne mikroprocesory 8-bitowe, 16-bitowe i 24-bitowe (zwane mikrokontrolerami) są stosowane w produktach takich jak zabawki i pojazdy.
Z technicznego punktu widzenia jednostka przetwarzania grafiki (GPU) to mikroprocesor zdolny do renderowania grafiki do wyświetlania na urządzeniach elektronicznych. Wprowadzone na rynek w 1999 roku procesory graficzne są znane z zapewniania płynnej grafiki, jakiej oczekują konsumenci od nowoczesnych rozwiązań wideo i gier.
Przed pojawieniem się procesorów graficznych pod koniec lat 90. renderowanie grafiki odbywało się za pomocą jednostki centralnej (CPU). W połączeniu z procesorem procesor graficzny może poprawić wydajność komputera, odciążając procesor z niektórych funkcji wymagających dużych zasobów, takich jak renderowanie. Przyspiesza to przetwarzanie aplikacji, ponieważ procesor graficzny może wykonywać wiele obliczeń jednocześnie. Ta zmiana umożliwia również rozwój bardziej zaawansowanego i wymagającego dużych zasobów oprogramowania oraz działań, takich jak wydobywanie kryptowalut.
Przemysłowe układy scalone (CIC) to proste mikroukłady używane do wykonywania powtarzalnych procedur przetwarzania. Chipy te są produkowane w dużych ilościach i często są używane w urządzeniach jednego przeznaczenia, takich jak skanery kodów kreskowych. Rynek towarowych układów scalonych charakteryzuje się niskimi marżami i jest zdominowany przez dużych azjatyckich producentów półprzewodników. Jeśli układ scalony jest wykonany do określonego celu, nazywa się go układem ASIC lub układem scalonym specyficznym dla aplikacji. Na przykład dzisiaj wydobywanie bitcoinów odbywa się za pomocą układu ASIC, który spełnia tylko jedną funkcję: wydobywanie. Układy bramek programowalnych przez użytkownika (FPGA) to kolejny standardowy układ scalony, który można dostosować do specyfikacji producenta.
SoC (system on a chip) to jeden z najnowszych typów chipów i najpopularniejszy wśród nowych producentów. W SoC wszystkie komponenty elektroniczne wymagane dla całego systemu są wbudowane w jeden chip. Układy SoC są bardziej wszechstronne niż układy mikrokontrolerów, które zazwyczaj łączą procesor z pamięcią RAM, pamięcią ROM i wejściem/wyjściem (I/O). W smartfonach układy SoC mogą również integrować grafikę, kamery oraz przetwarzanie audio i wideo. Dodanie chipa sterującego i chipa radiowego tworzy rozwiązanie składające się z trzech chipów.
Przyjmując inne podejście do klasyfikacji chipów, większość nowoczesnych procesorów komputerowych wykorzystuje obwody cyfrowe. Obwody te zwykle łączą w sobie tranzystory i bramki logiczne. Czasami dodawany jest mikrokontroler. Obwody cyfrowe wykorzystują cyfrowe sygnały dyskretne, zwykle oparte na obwodzie binarnym. Przypisane są dwa różne napięcia, każde reprezentujące inną wartość logiczną.
Chipy analogowe zostały w dużej mierze (ale nie całkowicie) zastąpione chipami cyfrowymi. Układy mocy są zwykle układami analogowymi. Sygnały szerokopasmowe nadal wymagają analogowych układów scalonych i nadal są używane jako czujniki. W obwodach analogowych napięcie i prąd zmieniają się w sposób ciągły w określonych punktach obwodu.
Analogowe układy scalone zazwyczaj zawierają tranzystory i elementy pasywne, takie jak cewki indukcyjne, kondensatory i rezystory. Analogowe układy scalone są bardziej podatne na zakłócenia lub niewielkie zmiany napięcia, co może prowadzić do błędów.
Półprzewodniki do obwodów hybrydowych to zazwyczaj cyfrowe układy scalone z uzupełniającymi technologiami, które współpracują zarówno z obwodami analogowymi, jak i cyfrowymi. Mikrokontrolery mogą zawierać przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) umożliwiający współpracę z mikroukładami analogowymi, takimi jak czujniki temperatury.
Natomiast przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC) umożliwia mikrokontrolerowi generowanie napięć analogowych w celu przesyłania dźwięku przez urządzenie analogowe.
Przemysł półprzewodników jest rentowny i dynamiczny, wprowadza innowacje w wielu segmentach rynku komputerowego i elektronicznego. Wiedza o tym, jakie typy półprzewodników produkują firmy, takie jak procesory, procesory graficzne i układy ASIC, może pomóc w podejmowaniu mądrzejszych i bardziej świadomych decyzji inwestycyjnych w różnych grupach branżowych.
Czas publikacji: 29 czerwca 2023 r