对于电子设备来说,它藏在内部,又非常重要,相当于汽车的发动机、人的心脏,所以叫“芯”。从形态来看,它是一片一片的,所以叫“片”。合起来,就是“芯片”。

通常来说,芯片就是集成电路(integrated circuit)。两者之间可以划等号,互相换用。

集成电路是比较容易定义的。通过特定技术,将晶体管、电阻、电容、二极管等电子元件集成在单一基板上,形成一种微型电路,就叫集成电路。

如果这个基板,采用的是半导体材料(例如硅),或者说,集成电路由半导体材料晶圆制造而来,就属于半导体集成电路。

我们传统意义上说的集成电路,基本上都是指半导体集成电路。所有,有时候半导体、芯片、集成电路三个词,也经常混用。

集成电路是电路,是基础单元,主要强调实现某一功能,例如某一逻辑运算。在电路设计等场景,会更多用到这个叫法。

而芯片,是一个更宏观、更产品化的概念。经过设计、制造、封装和测试后,形成的可直接使用的产品形态,被认为是芯片。在强调用途的时候,人们会更多采用“芯片”的叫法,例如CPU芯片、AI芯片、基带芯片等。

也有人将芯片定义为:“包含了一个或多个集成电路的、能够实现某种特定功能的通用半导体元件产品”。或者说,芯片是半导体元件产品的统称。

集成电路和另外三个的主要区别,在于集成度。集成电路的晶体管数量,远远大于分立器件、光电子器件和传感器。另外,衬底材料一般也不一样。

目前,光电子器件,分立器件和传感器的市场规模加在一起,也仅占到全部半导体市场规模的10%左右。

芯片是一套实现特定功能的电路。它具有模块化的特点,可以方便厂商快速地进行产品设计和研发,降低开发难度,缩短开发周期。

几十年来,半导体工艺在摩尔定律的指引下飞速发展,芯片的尺寸越来越小,里面容纳的电路越来越多,使得电子产品的体积、成本以及功耗大幅下降。

按照等级,芯片又可以分为消费级、工业级、汽车级、军工级和航天级等。按照设计理念,还可以分为通用芯片(CPU、GPU等)、专用芯片(AISC)。

我们还可以按照工艺制程来分,例如大家经常听说的28nm、14nm、7nm、5nm。或者,按照半导体材料来分,例如硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等。这些我们在后面讲芯片制造流程时,都会再介绍。

事实上,现在我们除了电芯片之外,还发展出了光芯片(例如硅光技术),用光来代替电流来传递信号。

按制作工艺,集成电路可以分为半导体集成电路和膜集成电路(膜集成电路用的是金属和陶瓷等)。膜集成电路又分为厚膜(thick-film)集成电路和薄膜(thin-film)集成电路。

数字集成电路,顾名思义,处理的都是数字信号。它在我们身边出现得最多,例如微处理器(CPU、GPU等)、数字信号处理器DSP)和微MCU)等,都是数字集成电路。

模拟集成电路,较多用于传感器、电源芯片、运放等,主要用于模拟信号的放大、滤波、解调、混频等功能。

混合信号集成电路,是模拟和数字电路集成在一个芯片上。大家应该能猜到,模数(ADC)和数模(DAC)转换芯片,就属于这类。

双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、 ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。

单极型集成电路的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模集成电路,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等。

芯片中晶体管的数量,通常代表了这个芯片的能力。晶体管越多,电路就越多,功能和算力就更强。现在很多厂商发布芯片,总是会强调芯片里面拥有多少多少晶体管,就是这个意思。

芯片有简单的(相对来说),也有复杂的。一些复杂的芯片,还会分为各个不同的功能模块。这些模块共同组成一个系统,就变成了SoC(System on Chip,片上系统,系统级芯片)。

我们的手机主芯片,例如高通骁龙、联发科天玑、华为麒麟,都是典型的SoC芯片。芯片上包括了CPU、GPU、APU、ISP、基带、射频,等等。

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