數(shù)模混合芯片的分類

? 數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片：包括A/D轉(zhuǎn)換器芯片和D/A轉(zhuǎn)換器芯片。模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱ADC，A代表模擬量，D代表數(shù)字量，通常是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱D/A轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱DAC，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。

? 光電轉(zhuǎn)換電路：光電轉(zhuǎn)換芯片是實(shí)現(xiàn)光通信和光電系統(tǒng)不可或缺的芯片種類。包括光電耦合器件、光電探測(cè)器二極管、光敏三極管、光敏電阻器等。

? 基帶芯片：用來(lái)合成即將發(fā)射的基帶信號(hào)，或?qū)邮盏降幕鶐盘?hào)進(jìn)行解碼。手機(jī)基帶芯片主要由微處理器、信道編碼器、數(shù)字信號(hào)處理器、調(diào)制解調(diào)器和接口模塊組成。

? 調(diào)制解調(diào)芯片：調(diào)制解調(diào)芯片是實(shí)現(xiàn)調(diào)制、解調(diào)功能的芯片。調(diào)制是把變化著的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)成對(duì)應(yīng)變化著的載波的幅度（調(diào)幅）、頻率（調(diào)頻）或相位（調(diào)相）等模擬量。解調(diào)是把變化著的載波的幅度（調(diào)幅）、頻率（調(diào)頻）或相位（調(diào)相）等模擬量轉(zhuǎn)成對(duì)應(yīng)變化著的基帶信號(hào)。調(diào)制解調(diào)芯片在無(wú)線電收發(fā)報(bào)機(jī)、無(wú)線廣播電視、無(wú)線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)和光纖網(wǎng)絡(luò)等方面廣泛應(yīng)用。

? 接口芯片：接口芯片相當(dāng)于人的“四肢”，同樣可以用于傳遞信息和數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的接口芯片包括通用串行總線芯片（USB）、高清多媒體接口芯片（HDMI）。USB是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，是應(yīng)用在PC和手機(jī)領(lǐng)域的一種接口技術(shù)，例如電腦的USB插口、手機(jī)的USB充電線。HDMI是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號(hào)。例如筆記本電腦、電視、機(jī)頂盒就有HDMI接口。

? 傳感器：傳感器用來(lái)測(cè)量和感知現(xiàn)實(shí)世界中的各種物理量，例如磁力、運(yùn)動(dòng)、壓力、溫度、濕度、圖像、聲音等。主要包括CMOS圖像傳感器（CIS）、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、觸摸/觸控芯片（Touch）等。CIS是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)的電子設(shè)備，相當(dāng)于人的視網(wǎng)膜，其在手機(jī)、相機(jī)乃至衛(wèi)星的拍攝成像中必不可少。MEMS是按功能要求在芯片上把微電路和微機(jī)械集成于一體的系統(tǒng)，例如手機(jī)中的磁傳感器、指紋傳感器、環(huán)境傳感器等。Touch對(duì)環(huán)境變化具有靈敏的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤功能，我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)和平板電腦就內(nèi)含觸控芯片。

按照常見(jiàn)的使用功能分類，芯片可以分為：處理器芯片、存儲(chǔ)器、傳感器、電源管理芯片、通信芯片、接口芯片、專用集成電路（ASIC）。

按照功能劃分芯片

其中，處理器芯片、存儲(chǔ)器、傳感器、通信芯片和接口芯片都在上文中介紹過(guò)，此處不再贅述。

電源管理芯片是電子設(shè)備系統(tǒng)中承擔(dān)電能檢測(cè)、分配、轉(zhuǎn)換等電源管理職責(zé)的芯片，主要負(fù)責(zé)識(shí)別CPU的電源幅值，促進(jìn)后期電路的功率輸出，是所有電子設(shè)備中不可缺少的裝置。常見(jiàn)的電源管理芯片主要包括低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）、DC/AC轉(zhuǎn)換器芯片、電池管理芯片、驅(qū)動(dòng)芯片、開(kāi)關(guān)電源控制芯片。LDO是輸入/輸出壓差低的線性調(diào)整器，在限定電源和供電能力下提供穩(wěn)定的輸出電壓；驅(qū)動(dòng)芯片主要是通過(guò)電壓、電流等信號(hào)的調(diào)整來(lái)驅(qū)動(dòng)電子器件正常運(yùn)行以及運(yùn)行控制，包括LED驅(qū)動(dòng)、LCD驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等；開(kāi)關(guān)電源控制芯片中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。

專用集成電路（ASIC）：ASIC被認(rèn)為是一種為專門目的而設(shè)計(jì)的集成電路，是指應(yīng)特定用戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造的芯片，也稱全定制芯片。例如二代身份證里的芯片，一證對(duì)應(yīng)著一人。

按照工藝制程分類，芯片可以分為：5nm芯片、7nm芯片、14nm芯片、28nm芯片……芯片的納米數(shù)是制造芯片的制程，其實(shí)就是指CMOS器件的柵長(zhǎng)，或指晶體管電路的特征尺寸，距離越小就能在同等大小的面積上集成更多的晶體管，芯片就能做得越復(fù)雜，越先進(jìn)性能越好，功耗越低。

以手機(jī)芯片為例，電流從源極（Source）流入漏極（Drain），柵極（Gate）相當(dāng)于閘門，主要負(fù)責(zé)控制兩端源極和漏極的通斷。而柵極的最小寬度（柵長(zhǎng)）就是工藝制程。手機(jī)芯片的工藝制程越小，柵極寬度就越小，意味著閘門通道越小，單位面積所容納的晶體管就會(huì)越多，芯片就越先進(jìn)，性能就越強(qiáng)。

集成電路芯片常用的半導(dǎo)體材料是硅。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的提升，尋找新的半導(dǎo)體材料，成了一個(gè)重要方向。半導(dǎo)體材料目前已經(jīng)發(fā)展至第三代。

[敏感詞]代半導(dǎo)體材料：硅（Si）和鍺（Ge）。

硅（Si）：是目前應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料，常見(jiàn)的用硅制成的芯片有CPU、GPU、存儲(chǔ)芯片等。

鍺（Ge）：是早期晶體管的材料，活躍在光纖、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。

第二代半導(dǎo)體材料：第二代半導(dǎo)體材料與[敏感詞]代有本質(zhì)的不同，[敏感詞]代半導(dǎo)體的硅和鍺屬于單質(zhì)半導(dǎo)體，也就是由單一物質(zhì)構(gòu)成。而第二代屬于化合物半導(dǎo)體材料，由兩種或兩種以上元素合成而來(lái)，適用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊、光通信、GPS導(dǎo)航等領(lǐng)域。第二代半導(dǎo)體材料常見(jiàn)的是砷化鎵（GaAs）和磷化銦 （InP）。

第三代半導(dǎo)體材料：第三代半導(dǎo)體同樣屬于化合物半導(dǎo)體材料，具有更寬的禁帶寬度、更高的導(dǎo)熱率、更高的抗輻射能力等特性，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件。第三代半導(dǎo)體材料常見(jiàn)的是碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）。目前，5G基站、新能源汽車和快充等都是第三代半導(dǎo)體的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

雖然這幾代半導(dǎo)體材料聽(tīng)起來(lái)像是迭代的產(chǎn)品，但其實(shí)它們并不是替代關(guān)系，它們的特性不同，應(yīng)用的場(chǎng)景也不一樣。

三代半導(dǎo)體材料對(duì)比表

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智能手機(jī)中集成了大大小小上百顆芯片，這些芯片協(xié)同工作，才能帶來(lái)非凡的使用體驗(yàn)。例如，手機(jī)屏幕顯示各種顏色需要屏幕驅(qū)動(dòng)芯片，發(fā)出聲音需要音頻處理芯片，存儲(chǔ)照片需要存儲(chǔ)芯片，指紋識(shí)別需要指紋識(shí)別芯片，手機(jī)電池需要電源管理芯片等。智能手機(jī)的芯片可以分為以下類型：

手機(jī)芯片的分類

最重要的手機(jī)芯片是應(yīng)用處理器（AP），是手機(jī)里的最強(qiáng)大腦和神經(jīng)中樞，AP是在低功耗的中央處理器（CPU）的基礎(chǔ)上擴(kuò)展音視頻功能的專用接口的超大規(guī)模集成電路。每年新手機(jī)發(fā)布時(shí)，廠商宣傳的高性能芯片就是AP，例如華為的麒麟系列、蘋果公司的A系列、三星的Exynos系列等。

不同功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器性能的要求也不一樣。因此，手機(jī)中還會(huì)有一些單獨(dú)設(shè)計(jì)的協(xié)處理器，協(xié)助AP完成全面的手機(jī)功能，例如圖像處理芯片（GPU）、音頻處理芯片等。

手機(jī)的核心功能是通信，離不開(kāi)射頻芯片和基帶芯片。射頻芯片負(fù)責(zé)射頻收發(fā)、頻率合成和功能放大；基帶芯片負(fù)責(zé)信號(hào)處理和協(xié)議處理?；鶐酒梢院铣杉磳l(fā)射的基帶信號(hào)，并且解碼接收到的基帶信號(hào)。發(fā)射基帶信號(hào)時(shí)，把音頻信號(hào)編譯成基帶碼；接收信號(hào)時(shí)，把基帶碼譯碼為音頻信號(hào)。射頻芯片將信號(hào)放大，通過(guò)手機(jī)天線，就可以將信號(hào)發(fā)射到空中，再通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給對(duì)方。5G手機(jī)與4G手機(jī)的[敏感詞]區(qū)別，在于是否支持5G網(wǎng)絡(luò)。而5G網(wǎng)絡(luò)的支持與否，主要由手機(jī)的基帶芯片決定?；鶐酒怯脕?lái)合成即將發(fā)射的基帶信號(hào)，或?qū)邮盏降幕鶐盘?hào)進(jìn)行解碼的芯片，有點(diǎn)像手機(jī)的“網(wǎng)卡”、“貓（調(diào)制解調(diào)器）”。

手機(jī)的存儲(chǔ)空間與存儲(chǔ)芯片緊密相連。一般而言，我們常說(shuō)的8GB+128GB，前者8GB指的是運(yùn)行內(nèi)存（RAM），是手機(jī)在運(yùn)行的軟件和系統(tǒng)占用的內(nèi)存，它的作用就是讓手機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)App，保障足夠的運(yùn)行內(nèi)存，也是保障手機(jī)運(yùn)行程序流暢的基礎(chǔ)。RAM的作用，可以概括成一句話：RAM越大，可同時(shí)運(yùn)行的程序就越多，一些需要大量存儲(chǔ)空間的游戲也越流暢。同等CPU配置的情況下，RAM越大手機(jī)運(yùn)行就越流暢。后者128GB一般是指存儲(chǔ)內(nèi)存（ROM），其作用和電腦上的硬盤類似，用來(lái)存儲(chǔ)手機(jī)運(yùn)行時(shí)的緩存和用戶存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，它決定了手機(jī)能儲(chǔ)存多少照片和視頻，下載多少游戲。

除上述芯片之外，負(fù)責(zé)各種具體功能的芯片則分布在手機(jī)內(nèi)的各個(gè)角落。例如電源管理芯片、屏幕觸摸控制器、無(wú)線充電控制器等芯片?？梢哉f(shuō)，手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，就像一座小型的城市，各種芯片各司其職，共同支撐起手機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)，才有了如今通信、工作、娛樂(lè)各項(xiàng)全能的智能手機(jī)。

在汽車的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TMPS、攝像頭、整車控制器、自動(dòng)駕駛域控制器等模塊，各種芯片是必不可少的。

汽車芯片可大致分為三大類：“微控制單元（MCU）”、“功率半導(dǎo)體”和“傳感器”。

汽車芯片的分類

MCU是微控制單元，主要是指處理器和控制器芯片。它在一顆芯片上集成了計(jì)算核心、存儲(chǔ)核心和對(duì)接接口等模塊，小到車窗升降，大到駕駛輔助都需要用到MCU。汽車內(nèi)部包含電子控制系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、動(dòng)力總成系統(tǒng)、車輛運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)下面又存在著眾多子功能項(xiàng)，每個(gè)子功能項(xiàng)背后都有一個(gè)控制器，控制器內(nèi)部會(huì)有一顆MCU。目前流行的“自動(dòng)駕駛系統(tǒng)”也離不開(kāi)MCU。

汽車功率半導(dǎo)體主要用于汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、燃油噴射、底盤安全系統(tǒng)等，主要負(fù)責(zé)功率轉(zhuǎn)換，多用于電源和接口。例如電動(dòng)汽車用的IGBT功率芯片，以及場(chǎng)效晶體管MOSFET等。其中，功率半導(dǎo)體在傳統(tǒng)燃油車中一般用于啟動(dòng)和發(fā)電等模塊；新能源汽車需要大量的功率半導(dǎo)體才能實(shí)現(xiàn)車輛電壓的頻繁變化。所以在新能源汽車中功率半導(dǎo)體是用量最多的器件。

汽車傳感器是汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，其功能是將車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)等信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸給計(jì)算機(jī)，以便汽車處于[敏感詞]工作狀態(tài)。汽車傳感器常見(jiàn)類型有：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、胎壓傳感器、水溫傳感器、車速傳感器等。

分類是認(rèn)識(shí)一切事物的基礎(chǔ)。芯片是當(dāng)前各界熱議和關(guān)注的話題，我國(guó)也在大力發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)。本文對(duì)芯片的分類這樣一個(gè)基本而重要的話題進(jìn)行了探討，希望能夠?qū)V大讀者全面了解芯片產(chǎn)業(yè)和芯片的應(yīng)用有一定的裨益。

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