芯片产业是由很多环节组成的,共同分工合作促成行业的发展。其中,涵括芯片设计,芯片制造,芯片封测测试,半导体设备端等等几大环节。而其中芯片设计环节,国内以海思,紫光展锐,联发科,汇顶科技等为主导;芯片制造环节,国内以中芯国际,北方华创,华虹宏力等为主导;芯片封测测试环节,国内以长电科技,通富微电,晶方科技等为主导;半导体设备端环节,国内以北方华创,中微半导体,盛美股份等为主导。
目前国内已经拥有六家国产电脑芯片研发企业,他们所研发的芯片分别是龙芯、华为鲲鹏、沸腾、海光、申威、兆芯,那这六大国产芯片巨头实力到底如何呢?我们从这六大国产电脑芯片产品可以看出,实力最强则是华为鲲鹏920芯片,在2019年就达到了 7nm工艺制程水准,随后便是海光达到了14nm工艺水准,飞腾、兆芯也达到了16nm工艺水准,剩下龙芯、申威这两家芯片企业依旧停留在28nm工艺水准,而这六款芯片也采用了不同的芯片架构,有主流的ARM、X86芯片架构,也有MIPS、alpha架构。
这也代表了目前国产芯片发展三大路线,分别是IP内核授权模式、指令集架构授权模式、授权+自主研制模式。我们可以看到这三大国产芯片发展路线,也是各有优劣,但由于目前国产芯片整体实力依旧还有着较大差距,如果单从芯片设计能力水平方面来看,无疑以华为为代表的指令集架构授权模式更好,而华为海思也是目前唯一能够跻身于世界顶尖水平的国产芯片企业。
当然,这些芯片公司主要都是在移动芯片领域上有着较为不错的成绩,其他芯片领域还是有着不少企业影响力也不小,希望经历这次的国外芯片垄断后,中国能够研发出自己的世界品牌,在国际芯片领域上逐步产生话语权。
基本的半导体器件主要有以下几种:pn结二极管,金属氧化物场效应晶体管(MOS),双极晶体管(BJT),结型场效应晶体管。pn结二极管结构:其中pn结二极管由n型半导体和p型半导体接触产生。工作原理:由于二者接触后产生由n型半导体指向p型半导体的内建电场,当外加电压由n型半导体指向p型半导体时进一步增强了其内建电场,因而其电流会很小,当外加电压由p型指向n型时,内建电场降低,电流可顺利通过pn结,形成单向导电的特性。MOS结构:主要由栅极,漏极及源极三部分构成。工作原理:通过栅极控制沟道载流子浓度实现对源极及漏极电流的控制。BJT结构:由发射极,基极,集电极构成。基本原理:通过控制发射极与基极之间的电压以及集电极与基电极之间的电压实现电流的放大,截至等效应。结型场效应晶体管:与MOS构成类似,不同点仅在于其栅极位于沟道的上下两侧。工作原理:上下栅极同时控制沟道的载流子浓度及沟道的宽度实现对电流的控制。一、分立器件1、 二极管
A、一般整流用
B、高速整流用:
①FRD(Aast Recovery Diode:高速恢复二极管)
②HED(Figh Efficiency Diode:高速高效整流二极管)
③SBD(Schottky Barrier Diode:肖特基势垒二极管)
C、定压二极管(齐纳二极管)
D、高频二极管
①变容二极管
②PIN二极管
③穿透二极管
④崩溃二极管/甘恩二极管/骤断变容二极管
2、 晶体管
①双极晶体管
②FET(Fidld Effect Transistor:场效应管)
Ⅰ、接合型FET
Ⅱ、MOSFET
③IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)
3、 晶闸管
①SCR(Sillicon Controllde Rectifier:硅控整流器)/三端双向可控硅
②GTO(Gate Turn off Thyristor:栅极光闭晶闸管)
③LTT(Light Triggered Thyristor:光触发晶闸管)
二、光电半导体
1、LED(Light Emitting Diode:发光二极管)
2、激光半导体
3、受光器件
①光电二极管(Photo Diode)/太阳能电池(Sola Cell)
②光电晶体管(Photo Transistor)
③CCD图像传感器(Charge Coupled Device:电荷耦合器)
④CMOS图像传感器(complementary Metal Oxide Semiconductor:互补型金属氧化膜半导体)
4、光耦(photo Relay)
①光继电器(photo Relay)
②光断路器(photo Interrupter)
5、光通讯用器件
三、逻辑IC
1、通用逻辑IC
2、微处理器(Micro Processor)
①CISC(Complex Instruction Set Computer:复杂命令集计算机)
②RISC(Reduced instruction SET Computer:缩小命令集计算机)
3、DSP(Digital Signal processor:数字信号处理器件)
4、AASIC(Application Specific integrated Circuit:特殊用途IC)
①栅陈列(Gate-Array Device)
②SC(Standard Cell:标准器件)
③FPLD(Field programmable Logic Device:现场可编程化逻辑装置)
5、MPR(Microcomputer peripheral:微型计算机外围LSI)
6、系统LSI(System LSI)
四、模拟IC(以及模拟数字混成IC)
1、电源用IC
2、运算放大器(OP具Amp)
3、AD、DA转换器(AD DA Converter)
4、显示器用驱动器IC(Display Driver IC)
五、存储器
1、DRAM(Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)
2、SRAM(Static Random Access Memory:静态随机存取储器)
3、快闪式存储器(Flash Memory)
4、掩模ROM(mask Memory)
5、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory:强介电质存储器)
6、MRAM(Magnetic Random Access Memory:磁性体存储器)
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