半導体の分類方法

半導体には6つの分類があり、製品規格、処理信号の種類、製造工程、使用機能、応用分野、設計方法によって分類されています。

1ã 製品規格による分類

半導体は、集積回路、ディスクリート デバイス、光電デバイス、センサーの 4 つのカテゴリに分類できます。その中でも集積回路が最も重要です。

集積回路、すなわちIC、チップ、チップ。集積回路はさらに、アナログ回路、論理回路、マイクロプロセッサ、およびメモリの 4 つのサブ領域に分けることができます。マスメディアでは、センサー、ディスクリート デバイスなども IC またはチップと呼ばれます。

2019 年には、集積回路が世界の半導体製品の売上高の 84% を占め、ディスクリート デバイスの 3%、光電デバイスの 8%、センサーの 3% をはるかに上回っています。

2ã 処理信号による分類

より多くのアナログ信号を処理するチップはアナログチップであり、より多くのデジタル信号を処理するチップはデジタルチップです。

アナログ信号とは、音などの連続的に発信される単なる信号です。自然界で最も一般的なタイプはアナログ信号です。対応するのは、0 と 1 および非論理ゲートで構成される離散デジタル信号です。

アナログ信号とデジタル信号を相互に変換できます。たとえば、携帯電話の画像はアナログ信号であり、ADC コンバーターを介してデジタル信号に変換され、デジタル チップで処理され、最後に DAC コンバーターを介してアナログ信号に変換されます。

一般的なアナログ チップには、オペアンプ、デジタル アナログ コンバーター、フェーズ ロック ループ、電源管理チップ、コンパレーターなどがあります。

一般的なデジタル チップには、汎用デジタル IC と専用デジタル IC (ASIC) があります。一般的なデジタル IC には、メモリ DRAM、マイクロコントローラ MCU、マイクロプロセッサ MPU などがあります。専用ICは、特定のユーザーの特定の目的のために設計された回路です。

3ã 製造工程による分類

「7nm」または「14nm」チップという用語をよく耳にしますが、ナノメートルはチップ内のトランジスタのゲート長を指し、チップ内の最小線幅です。簡単に言えば、線と線の間の距離を指します。

現在の製造プロセスは 28 nm を分水嶺としており、28 nm 未満のものは高度な製造プロセスと呼ばれています。現在、中国本土で最も先進的な製造プロセスは、SMIC の 14nm です。現在、TSMC と Samsung は、5nm、3nm、および 2nm の量産を計画している世界で唯一の企業です。

一般的に言えば、製造プロセスが高度になるほど、チップの性能が高くなり、製造コストが高くなります。一般に、28nm チップ設計の研究開発投資は 10 億元から 20 億元にも及びますが、14nm チップには 20 億元から 30 億元が必要です。

4ã 用途機能による分類

人間の臓器で類推できます。

脳 - 計算解析に使用される計算機能で、主制御チップと補助チップに分かれています。主制御チップにはCPU、FPGA、MCUが含まれ、補助チップにはグラフィックスと画像処理を担当するGPUと人工知能コンピューティングを担当するAIチップが含まれます。

大脳皮質 - DRAM、NAND、FLASH (SDRAM、ROM) などのデータ ストレージ機能。

五感 - 主にMEMS、指紋チップ（マイクMEMS、CIS）などのセンサーを含むセンシング機能。

Limbs - Bluetooth、WIFI、NB-IOT、USB (HDMI インターフェイス、ドライブ制御) インターフェイスなどのデータ転送用転送機能。

心臓 - DC-AC、LDO などのエネルギー供給

5ã 応用分野による分類

民生用グレード、工業用グレード、自動車用グレード、軍用グレードの4つのカテゴリに分類できます。

6ã 設計法による分類

今日、半導体設計には 2 つの主要なキャンプがあります。1 つはソフトで、もう 1 つはハードです。FPGA と ASIC です。 FPGA が最初に開発され、現在も主流です。 FPGA は、さまざまなデジタル回路を実装するために DIY プログラムできる汎用プログラマブル ロジック チップです。 ASIC は専用のデジタル チップです。デジタル回路を設計した後、生成されたチップは変更できません。 FPGA はチップの機能を柔軟に再構築および定義できますが、ASIC はより具体的な機能を備えています。