什么是半导体芯片亏了的

什么是半导体芯片亏了的,第1张

汽车行业与消费电子行业同步超预期复苏需求大。芯片制造工艺日趋复杂,成本攀升。芯片制造业产能不足。

业内主流晶圆代工厂的先进制程及成熟制程产能均已处于满产状态,但仍无法满足市场需求。供应链受损导致整个行业受影响。小小一块芯片,从来都不简单。有机构预测,世界范围内的芯片短缺现象预计还会持续三四个季度,很可能要到2022年,行业才会恢复正常。芯片短缺对企业以及消费者都不是好事,企业产量下跌,会导致产品供不应求,与此同时消费者也会买到价格更贵的产品。

在芯片使用过程,如果芯片里面某一个晶体管先失效了,只要不是出在重要部分的晶体管,一般都不影响使用。

1、芯片设计过程中,考虑了可用性问题,设计了冗余

芯片设计公司在设计之初对你提出的这个问题,也是有考虑的。在整个芯片设计过程中,会按照总体架构将芯片分成不同的功能组成,比如:计算单元(我们常说的核心)、寄存器、缓存、连接电路、控制电路等等。而这些组成部分在设计之初都会有冗余设计,比如:现在的CPU都是多核心,每个核心都提供算力,同时它们互相之间也是冗余的,寄存器、缓存等等也一样。同时,控制电路也可以做识别和屏蔽。比如,在这些大功能组件如果某个组件失效,控制电路就屏蔽掉这些组件。不再将数据调入这些组件,转而调入其他正常的组件。这样大组件失效是会影响一部分性能的,但这发生率很低,因为更细层面依然有冗余。

我们再把每个组件放大了看,每个组件里面的晶体管设计也是有冗余的。比如存储块,它是由很多微小的块组成。每个块也是有很多晶体管组成。和上面同样的原理,如果某一个晶体管出现问题,芯片也会将问题的晶体管屏蔽,转而用冗余可以用的晶体管工作。不会影响用户使用,性能几乎没啥影响。

2、芯片制造过程中,如果出现晶体管损坏,也是通过屏蔽来继续使用

芯片制造技术中,数十亿个晶体管坏掉一个,甚至坏掉多个都是会发生的。这也就是行内说的良品率问题。良品率太低,就会导致芯片的成本很高。但事实上,在芯片制造过程中就是利用了前面设计的控制电路的屏蔽功能,可以屏蔽掉坏芯片内坏掉的部分,让好的部分可以继续发光发热,降低芯片成本。

比如:英特尔的电脑CPU,大家都知道同一系列里也有I7、I5、I3,三个档次。这三个档次从市场角度看是为了让用户可以按照自己的需求来选择性能档次。但从该技术角度看,也有助于提高芯片制造过程的良品率。因为当芯片代工厂生产芯片时,如果所有晶体管正常,我们就可以归类的I7。如果有部分内核中有晶体管损坏,那厂商就可以通过屏蔽掉某1-2个内核,让他归类到I5、I3。这样可以大大提高芯片良品率,降低总体芯片成本。

3、如果损坏的是重要位置的晶体管,那这个芯片就报废了

无论是在芯片的制造过程中,还是在芯片的使用过程中,如果芯片的重要晶体管出现损坏,那芯片就无法通过屏蔽坏件来保持芯片继续工作。那这个芯片就算报废了。重要位置一般是哪些位置呢?其实,整个芯片是非常复杂的。设计一个芯片就好像在规划一座超级大城市。里面有房子、街道、高速公路、交通控制系统、加工厂等等。这里,房子坏了,可以废弃掉那座房子。街道坏了,就废掉整个街区。但如果告诉公路坏了,数据无法流通,就基本玩完了。还有,交通控制系统出了问题,那整座城市也就完蛋了。这个比喻里的高速公路、交通控制系统就是重要位置。

其实如今的芯片的制造技术已经非常强大,这种报废的几率还是很小的。而作为使用端来说,如果不是物理暴力损坏,基本不太可能出现这个问题。

总结

芯片有庞大的数十亿晶体管。如果某一个晶体管出问题,对芯片计算的影响是很小的。因为芯片在设计之初就有大大小小的冗余设计。当然,如果这个问题晶体管是损坏在芯片的重要位置,那这个芯片就彻底报废了,但这种情况在制造过程中概率比较小,在使用过程中非暴力一般很难发生。

不会怎样,芯片设计里面是存在冗余和容错的,单个进晶体管出错一般会存在冗余结构来屏蔽掉这个晶体管;如果一个核心出错可以直接屏蔽掉核心,所以不会让整个系统陷入失效的状态。

随着半导体技术的不断进步,小小芯片上的晶体管数量也越来越多,比如华为的麒麟990芯片就在113平方毫米(比一元硬币还要小不少)的狭小空间里集成了多达103亿个晶体管。对此有不少朋友都好奇:这里面有一个或者多个晶体管坏了怎么办,是不是芯片就无法正常使用了呢?下面我就给大家来揭晓答案。

首先要看晶体管的损坏类型

第一种情况,如果晶体管是短路了,那么不用说芯片肯定无法正常使用了;第二种情况,如果晶体管是其它故障,那么就需要具体情况具体分析了。

冗余的晶体管损坏完全不影响正常使用

在芯片的设计过程中,工程师已经考虑过极少数晶体管出现问题的情况了,为了解决这一问题,他们会采用冗余设计。简单来说就是对各部分电路(核心、寄存器、缓存等)设计备份的晶体管,这样其中几个晶体管损坏是不会影响功能的正常运行的,不过冗余的晶体管数量占比很少。

非重要位置的晶体管坏了会造成部分功能受损

如果坏掉的晶体管在非主要功能路径上的话,一般来说只会对芯片的部分功能性能造成损失,而整体还是可用的。原因在于芯片有自检程序,发现有问题的电路模块可以进行屏蔽处理(不同芯片的屏蔽颗粒度差别不小),这样就能保证核心功能正常运行不受影响。而且有些芯片的工作是软硬件协同的,这些软件也能在一定程度上规避芯片的硬件错误。

关键功能路径上的晶体管坏了,芯片也就报废了

芯片是一个由很多功能模块组成的复杂集成电路。其中有些模块是其运行所必须的,一旦这块的晶体管损坏的话,芯片也就无法完成自身的工作了,比较典型就像时钟树、控制电路等。需要说明的是,虽然芯片的核心也特别重要,但是由于目前芯片基本都采用了多核设计,即使有核心坏了也可以选择屏蔽,不会导致无法使用,只不过性能会降低。这也是芯片厂商降低整体成本的方法,或许你电脑里的I5处理器就是把残次I7屏蔽核心而来的。

写在最后

对于集成了数十亿甚至上百亿晶体管的芯片来说,有几个晶体管损坏对芯片正常运行的影响很小。而上面提到的关键位置晶体管损坏的情况,一般在芯片出厂时就检测出来了,不会流入市场当中。所以咱们普通用户基本很难遇上芯片报废的情况,话说我家10多年前的台式机还能开机运行,就是有点卡,哈哈。

一般都有一定冗余,以防止出现一个单元坏了而影响整个芯片的情况,这是设计是要考虑的。

虽然cpu里有几十亿个晶体管,但是却不会像大家以为的那样容易坏,或者损坏一个就不能用了。

工业设计里一个重要原则是冗余设计,就是负责相同功能的有备用部分。

除非短路和大电流大电压彻底击穿,正常使用最不容易坏的就是处理器了。

要看芯片中,哪个晶体管损坏情况和所承担的功能。如果是晶体管短路导致芯片电流过大,那么芯片报废!如果晶体管失效,所在区功能不常用到,或有冗余,芯片可以继续使用,最多丧失部分功能。如果晶体管失效在重要功能区域,芯片也是报废的!

CPU一般是指中央管理器,也就是计算机系统的运算和控制核心,是对信息进行处理、程序运行的最终执行单位,而在一般情况下,CPU这种半导体芯片,都是有数亿甚至说是数十亿的晶体管所组合而成,那像怎么多的晶体管数量,如果弄坏一两个的话会不会有什么影响呢,就让我们一起来看看吧。

其实具体一般分为两种情况,可能是这个CPU本身就有瑕疵,就是本身在它的上面,不是每一个晶圆都是完好无损的,可能会出现一些披露,如果这种的太多,那么这个CPU也将会被淘汰,不去使用,但也会有一些小的瑕疵的芯片,就可以通过屏蔽其中有瑕疵的晶体管来保证可以正常使用。

有的公司为了降低成本,满足更多消费者的需求,就会出很多类似的芯片,就比如像英特尔可能会把一颗原本是8核心的酷睿i7处理器通过屏蔽其中坏掉的地方,然后再将他降级为酷睿i5甚至说是i3来售卖,这样就不会出现有浪费的情况出现,提高产量的同时,让消费者可以用更少的钱买到想要的。

再者,其实芯片本身是属于好的,不会像本身就是用一般的芯片一样,像好的芯片在正常情况下,也会有损坏的情况,不过这种个别的晶体管损坏并不会影响CPU的正常运行,毕竟CPU中本身的晶体管就不少,肯定会有一些多余的设计,这样就可以弥补原本的损失了。

不过,不同的CPU情况也不大相同,其中还是有关键的部分是没有办法代替的,像这种地方如果损坏的话,CPU可能就不能正常运行,就像人如果失去了重要的大脑,肯定也不能正常的生活,在这种情况下,没有其他东西弥补的话,就会在一定程度上影响到CPU的正常运行,就不能正常使用设备了。

不过不用担心,在正常情况下CPU也没有那么容易会坏,毕竟其数量相当多而且较小,人们在正常情况下所淘汰的CPU也并不是因为这个,大多都是其性能不能满足要求,才会被淘汰。

还有一些超频爱好者,会对CPU进行超频,在 *** 作不当的情况下可能会导致CPU出现烧毁的可能出现,像这种人为大面积的这种情况,凭借我们自己显然是不能够完成的,即使是正常的超频,长时间的进行可能也会加速CPU内部的电子进行迁移,从而发生有频率降低的情况,还会有运行不稳定的情况出现。

所以小伙伴们要注意了,即使你是超频爱好者也要适当地对CPU进行超频不能过度,毕竟过犹不及,还是要适当地进行认为的 *** 作。

晶体管只是一个单元开关,电子计算都是釆用二进制0、1、0、1,也就是一开一关,只要有足够的开关编码来代替所需的存储信息就行了,有坏的晶体管出现,执行程序会不当它存在,选择下一个开关代替,平常看液晶电视时发现有黑点和色条时就是液晶显示有损坏的晶体管,但不影响整体显示和播放,电脑编程时也一样会设定自行避开坏晶体管继续执行命令。

坏不了,如果坏了,这个芯片就不会存在,我不懂芯片,但我明白事物的发展规律,

如果其中一个损坏,其他的几十亿晶晶管会异口同声的说:多你不多,少你不少。

美国广播公司称,受疫情影响,全球半导体芯片供应短缺,汽车行业也受到影响。本月8日,福特表示,由于半导体芯片短缺,其在肯塔基州的生产线将被迫提前停产。日产还表示,半导体芯片无法满足需求,迫使他们调整日本工厂的产量。菲亚特克莱斯勒近日宣布,将暂时关闭其在加拿大安大略省的工厂,以及在墨西哥的一家小型SUV工厂。大众汽车去年12月曾表示,由于半导体芯片短缺,将调整在中国、北美甚至欧洲的生产,并将在今年一季度实施。此外,丰田、本田等车企也受到不同程度的影响。

业内人士表示,去年新冠疫情爆发导致汽车销量放缓,全球汽车制造商被迫关闭工厂,以防止病毒传播。此外,随着人们在家工作,智能手机和电脑所用芯片的市场需求不断增加,因此半导体芯片企业将生产重点转向消费电子领域。当汽车制造商开始恢复生产时,半导体芯片无法保证充足的供应,这导致了目前汽车工业的困难。

多位业内人士告诉造成汽车芯片短缺的原因有两个,一方面,我国汽车产业持续复苏,市场表现好于预期,汽车芯片需求增长高于预期;另一方面,全球疫情蔓延,上游晶圆厂面临产能紧张,手机、电脑等电子消费品的芯片供应不断增加,汽车芯片的产能也有限。说到筹码,我们都非常敏感,考虑地缘政治和国家战略。但事实上,这是产能规划和市场预测的问题,主要是OEM和tier 1的问题。有汽车行业人士对《21世纪经济报道》记者表示。影响是全球性的,但中国汽车市场表现优异,需求大幅增加但供给不足,问题首次暴露。

汽车芯片生产周期长,生产能力难以规划。这个问题在正常年份也可能存在,只是我们没有注意到。另一方面,如果规划不好,仓库和废品都会有压力,所以是把双刃剑。上述跨国汽车零部件企业在华高管告诉记者。值得注意的是,5月份以来,中国车市持续回暖。虽然一季度市场情绪悲观,但二、三季度整个行业明显感受到了汽车市场需求的逐步释放。在这一过程中,随着中国需求的增长和其他市场的逐步复苏,出现了汽车零部件的局部短缺。据一些零部件企业高层介绍,如果按照汽车厂商原有的产能规划,芯片供应问题不大。然而,由于新的产能,我们需要向半导体公司追加订单,这需要69个月的更长时间。然而,值得注意的是,汽车需要较长的产品开发和验证周期,汽车芯片也是如此。而且,由于Tier1的话语权很强,汽车企业很难调整供应商体系。


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