这些产品,如果我们把它拆开,都会看到类似下面这样的一块绿色板子。
我们还可以看到,有一些黑色的方形元件。
芯片的定义
芯片,其实是一个比较笼统的叫法。
对于电子设备来说,它藏在内部,又非常重要,相当于汽车的发动机、人的心脏,所以叫“芯”。从形态来看,它是一片一片的,所以叫“片”。合起来,就是“芯片”。
我们传统意义上说的集成电路,基本上都是指半导体集成电路。所有,有时候半导体、芯片、集成电路三个词,也经常混用。
如果细抠的话,芯片和集成电路也还是有一些区别的。
部分行业观点认为:
也有人将芯片定义为:“包含了一个或多个集成电路的、能够实现某种特定功能的通用半导体元件产品”。或者说,芯片是半导体元件产品的统称。
相比之下,半导体和集成电路的区别,更清晰一些:
集成电路和另外三个的主要区别,在于集成度。集成电路的晶体管数量,远远大于分立器件、光电子器件和传感器。另外,衬底材料一般也不一样。
目前,光电子器件,分立器件和传感器的市场规模加在一起,也仅占到全部半导体市场规模的10%左右。
所以,我们可以说:集成电路是半导体的最重要组成部分。
芯片的分类
如今,芯片形成了非常广泛的应用,也衍生出了很多类别。
非官方层面,分类就比较随意。
我们比较熟悉的芯片类型,有以下几种:
站在集成电路的角度,还有很多种分类。
按制作工艺,集成电路可以分为半导体集成电路和膜集成电路(膜集成电路用的是金属和陶瓷等)。膜集成电路又分为厚膜(thick-film)集成电路和薄膜(thin-film)集成电路。
按照芯片上所集成的微电子器件的数量(规模),集成电路可以分为以下几类:
更专业一点,按导电类型,集成电路还可以分为双极型集成电路和单极型集成电路。
双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。
单极型集成电路的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模集成电路,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等。
芯片的内部构造
前面我们提到,芯片看上去都是黑色方片状。
有时候,它还会有银色的金属盖板(加强保护,也利于散热)。例如我们的CPU:
芯片是经过封装(芯片制造流程的一道工序)之后,才变成了这样。
我们把“壳”拿掉,才能真正看到芯片的内部核心。用显微镜放大来看,是这样的:
外围一圈,是引脚(针脚)。细细的线,是引线。中间方形的部分,才是芯片真正的电路。
如果继续放大来看,是这样的:
换成3D效果,是这样的:
没错,都是立体的,有很多很多层,密密麻麻,就像一个超级迷宫,也像一座未来城市。
一根一根的,都是连线。而它们连接的对象,就是晶体管。
芯片中晶体管的数量,通常代表了这个芯片的能力。晶体管越多,电路就越多,功能和算力就更强。现在很多厂商发布芯片,总是会强调芯片里面拥有多少多少晶体管,就是这个意思。
芯片有简单的(相对来说),也有复杂的。一些复杂的芯片,还会分为各个不同的功能模块。这些模块共同组成一个系统,就变成了SoC(SystemonChip,片上系统,系统级芯片)。
那么,问题来了,芯片里面的晶体管,为什么能够完成计算、存储等五花八门的工作?
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原文标题:超级简单明了的半导体技术科普
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