半導(dǎo)體產(chǎn)品主要分為四大類:集成電路、光電器件、分立器件、傳感器。
一、集成電路
集成電路可細(xì)分為4類:模擬芯片、微處理器、邏輯芯片、存儲(chǔ)器。
1.模擬芯片:模擬芯片指由電阻、電容、晶體管組成,用于處理連續(xù)形式信號(hào)(如聲音、光、溫度等)的集成電路,是連接物理世界與數(shù)字世界的橋梁,作為處理外界信號(hào)的第一關(guān),從全球模擬芯片終端應(yīng)用領(lǐng)域看,其廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信、汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子、電腦等領(lǐng)域,下游應(yīng)用市場(chǎng)分布復(fù)雜。常見(jiàn)的有:電源管理芯片、信號(hào)鏈芯片和射頻芯片,其中電源管理芯片是模擬芯片最大的細(xì)分市場(chǎng),是所有電子產(chǎn)品和設(shè)備的電能供應(yīng)中樞和紐帶,具有應(yīng)用范圍廣、細(xì)分品類眾多的特點(diǎn),包括AC/DC轉(zhuǎn)換器、LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)、LED驅(qū)動(dòng)器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、電源監(jiān)控器、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)等。信號(hào)鏈芯片是連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁,負(fù)責(zé)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過(guò)濾等,產(chǎn)品主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、接口產(chǎn)品三大類。
2.微處理器:由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器。這些電路執(zhí)行控制部件和算術(shù)邏輯部件的功能。微處理器能完成取指令、執(zhí)行指令,以及與外界存儲(chǔ)器和邏輯部件交換信息等操作,是微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算控制部分。它可與存儲(chǔ)器和外圍電路芯片組成微型計(jì)算機(jī)。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,微處理器大致可以分為三類:通用高性能微處理器、嵌入式微處理器/數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器。
3.邏輯芯片:(Programmable Logic Device,PLD)也稱可編程邏輯器件,PLD是做為一種通用集成電路產(chǎn)生的,他的邏輯功能按照用戶對(duì)器件編程來(lái)確定。邏輯芯片總伴著邏輯電路,基本上是由與門、或門和非門電路組合而成的。PLD芯片屬于數(shù)字類型的電路芯片,而非模擬或混合信號(hào)(同時(shí)具有數(shù)字電路與模擬電路)芯片。常見(jiàn)的有CPU(中央處理器)、GPU(圖像處理器)、ASIC(專用處理器)與FGPA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)等。
3.1. CPU:由運(yùn)算、控制、存儲(chǔ)三個(gè)單元組成,是計(jì)算機(jī)操作與控制的核心,最早出現(xiàn)于1971年,是為最廣泛使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主控芯片,應(yīng)用于個(gè)人PC機(jī)與數(shù)據(jù)終端服務(wù)器。
3.2.GPU:相對(duì)CPU,GPU舍棄了部分控制單元,擁有更多的計(jì)算單元(即運(yùn)算器),因此可以高密度執(zhí)行大量同質(zhì)化數(shù)據(jù)運(yùn)算,而CPU由于具備更多的存儲(chǔ)單元和控制單元,因此更適合進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算。在功能上,GPU可以視為CPU的巨大補(bǔ)充。
3.3.ASIC:(Application Specific Integrated Circuit)即專用集成電路,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)、制造的集成電路。 用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)和 FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列)來(lái)進(jìn)行ASIC設(shè)計(jì)是最為流行的方式之一,它們的共性是都具有用戶現(xiàn)場(chǎng)可編程特性,都支持邊界掃描技術(shù),但兩者在集成度、速度以及編程方式上具有各自的特點(diǎn)。
3.4.FGPA:(Field Programmable Gate Array)是在PAL (可編程陣列邏輯)、GAL(通用陣列邏輯)等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
4.存儲(chǔ)器:半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,是電子數(shù)字設(shè)備種用來(lái)存儲(chǔ)的主要部件,在整個(gè)集成電路市場(chǎng)中有著非常重要的地位。存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)程序代碼來(lái)處理各類數(shù)據(jù),也能夠在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中存儲(chǔ)產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)和最終結(jié)果,是當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣的基礎(chǔ)性通用集成電路產(chǎn)品。
依據(jù)存儲(chǔ)芯片的功能、讀取數(shù)據(jù)的方式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的原理大致區(qū)分為易失性存儲(chǔ)器(VolatileMemory)和非易失存儲(chǔ)器(Non-volatileMemory),非易失存儲(chǔ)器在外部電源切斷后仍能夠保持所存儲(chǔ)的內(nèi)容,讀取速度較慢但存儲(chǔ)容量更大,主要包括EEPROM、FlashMemory(閃存芯片)、PROM(可編程只讀存儲(chǔ)器”)、EPROM(可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)等。易失性存儲(chǔ)分為DRAM和SRAM。
二、光電器件:光電器件的種類很多,但其工作原理都是建立在光電效應(yīng)這一物理基礎(chǔ)上的,種類主要有: 光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池、光電耦合器件等。
三、分立器件:晶體二極管、三極管、晶體管
1.晶體二極管:固態(tài)電子器件中的半導(dǎo)體兩端器件。這些器件主要的特征是具有非線性的電流-電壓特性。此后隨著半導(dǎo)體材料和工藝技術(shù)的發(fā)展,利用不同的半導(dǎo)體材料、摻雜分布、幾何結(jié)構(gòu),研制出結(jié)構(gòu)種類繁多、功能用途各異的多種晶體二極管。制造材料有鍺、硅及化合物半導(dǎo)體。晶體二極管可用來(lái)產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號(hào)和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換等。
2.三極管:也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào),也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié),兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種。晶體三極管(以下簡(jiǎn)稱三極管)按材料分有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式,但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管,(其中,N是負(fù)極的意思(代表英文中Negative),N型半導(dǎo)體在高純度硅中加入磷取代一些硅原子,在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電,而P是正極的意思(Positive)是加入硼取代硅,產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。對(duì)于NPN管,它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成,發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e (Emitter)、基極b (Base)和集電極c (Collector)。
3.晶體管:一種固體半導(dǎo)體器件(包括二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等,有時(shí)特指雙極型器件),具有檢波、整流、放大、開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開(kāi)關(guān),能夠基于輸入電壓控制輸出電流。
四、傳感器:雖然傳感器在半導(dǎo)體產(chǎn)品中占比較少,但它也有著不可忽視的巨大作用。外界的光線、溫度、氣味等存在的變化都需要傳感器來(lái)收集。
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