芯片(chip)是半导体元件产品的统称,在电子学中是一种将电路(主要包括半导体设备,也包括被动组件等)小型化的方式,并时常制造在半导体晶圆表面上。也称集成电路(integrated circuit)、微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)。
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。
半导体应用领域:
1、光伏应用
半导体材料光生伏特效应是太阳能电池运行的基本原理。现阶段半导体材料的光伏应用已经成为一大热门 ,是目前世界上增长最快、发展最好的清洁能源市场。太阳能电池的主要制作材料是半导体材料。
根据应用的半导体材料的不同 ,太阳能电池分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池以及III-V族化合物电池。
2、照明应用
LED是建立在半导体晶体管上的半导体发光二极管,采用LED技术半导体光源体积小,可以实现平面封装,工作时发热量低、节能高效,产品寿命长、反应速度快,而且绿色环保无污染,还能开发成轻薄短小的产品,成为新一代的优质照明光源。
3、大功率电源转换
交流电和直流电的相互转换对于电器的使用十分重要 ,是对电器的必要保护。这就要用到等电源转换装置。碳化硅击穿电压强度高 ,禁带宽度宽,热导性高,因此SiC半导体器件十分适合应用在功率密度和开关频率高的场合,电源转换装置就是其中之一。
由于SiC本身的优势以及现阶段行业对于轻量化、高转换效率的半导体材料需要,SiC将会取代Si,成为应用最广泛的半导体材料。
半导体行业是指将类似硅这种绝缘材料通过注入离子等手段形成通路变为导体,半导体就是介于导体与绝缘体之间的材料,认为可控的材料,半导体的应急电源,一般是应用与设备机台原因,比如半导体里面的炉管,一管里一般有很多的货,如果没有应急电源而市电又突然停了,那么这些货很大概率会报废,这样成本很高,根据制成不同,这些货有的可损失上达几百万,而且现在半导体行业的机台一般都比较老久,突然断电也可能会烧毁设备主板电路板,而这类配件一不好买,二的话很贵,这时候应急电源就是将这种损失降到最小按照功能划分,可以分为四种类型,主要是内存芯片、微处理器、标准芯片和复杂的片上系统(SoCs)。按照集成电路的类型来划分,则可以分为三类,分别是数字芯片、模拟芯片和混合芯片。从功能上看,半导体存储芯片将数据和程序存储在计算机和数据存储设备上。随机存取存储器(RAM)芯片提供临时的工作空间,而闪存芯片则可以永久保存信息,除非主动删除这些信息。只读存储器(ROM)和可编程只读存储器(PROM)芯片不能修改。而可擦可编程只读存储器(EPROM)和电可擦只读存储器(EEPROM)芯片可以是可以修改的。
微处理器包括一个或多个中央处理器(CPU)。计算机服务器、个人电脑(PC)、平板电脑和智能手机可能都有多个CPU。PC和服务器中的32位和64位微处理器基于x86、POWER和SPARC芯片架构。而移动设备通常使用ARM芯片架构。功能较弱的8位、16位和24位微处理器则主要用在玩具和汽车等产品中。
标准芯片,也称为商用集成电路,是用于执行重复处理程序的简单芯片。这些芯片会被批量生产,通常用于条形码扫描仪等用途简单的设备。商用IC市场的特点是利润率较低,主要由亚洲大型半导体制造商主导。
SoC是最受厂商欢迎的一种新型芯片。在SoC中,整个系统所需的所有电子元件都被构建到一个单芯片中。SoC的功能比微控制器芯片更广泛,后者通常将CPU与RAM、ROM和输入/输出(I/O)设备相结合。在智能手机中,SoC还可以集成图形、相机、音频和视频处理功能。通过添加一个管理芯片和一个无线电芯片还可以实现一个三芯片的解决方案。
芯片的另一种分类方式,是按照使用的集成电路进行划分,目前大多数计算机处理器都使用数字电路。这些电路通常结合晶体管和逻辑门。有时,会添加微控制器。数字电路通常使用基于二进制方案的数字离散信号。使用两种不同的电压,每个电压代表一个不同的逻辑值。
但是这并不代表模拟芯片已经完全被数字芯片取代。电源芯片使用的通常就是模拟芯片。宽带信号也仍然需要模拟芯片,它们仍然被用作传感器。在模拟芯片中,电压和电流在电路中指定的点上不断变化。模拟芯片通常包括晶体管和无源元件,如电感、电容和电阻。模拟芯片更容易产生噪声或电压的微小变化,这可能会产生一些误差。
混合电路半导体是一种典型的数字芯片,同时具有处理模拟电路和数字电路的技术。微控制器可能包括用于连接模拟芯片的模数转换器(ADC),例如温度传感器。而数字-模拟转换器(DAC)可以使微控制器产生模拟电压,从而通过模拟设备发出声音。
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