說起半導(dǎo)體，或許大家心中會有一些疑問，什么是半導(dǎo)體？半導(dǎo)體產(chǎn)品又有哪些？

在此之前，咱們先來了解一下導(dǎo)體。

導(dǎo)體的最外層電子極易掙脫原子核的束縛成為自由電子，在外電場的作用下產(chǎn)生定向移動，形成電流，其導(dǎo)電性很好，稱為導(dǎo)體。高價元素（如惰性氣體）或高分子材料（如橡膠），它們的最外層電子受原子核束縛力很強，很難形成自由電子，所以導(dǎo)電性極差，稱為絕緣體。而常用的半導(dǎo)體材料硅（Si）和鍺（Ge）均為四價元素，它們的最外層電子既不像導(dǎo)體那么容易掙脫原子核的束縛，也不像絕緣體那樣被原子核束縛得那么緊，在常溫下導(dǎo)電性介于二者之間。在形成晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體中，人為地摻入特定的雜質(zhì)元素時，導(dǎo)電性能具有可控性，并且，在光照和熱輻射條件下，其導(dǎo)電性還有明顯的變化，這些特殊的性質(zhì)就決定了半導(dǎo)體可以制成各種電子器件。

半導(dǎo)體產(chǎn)品的類別應(yīng)該怎么去區(qū)分呢？

按照國際通行的半導(dǎo)體產(chǎn)品標準方式進行分類，半導(dǎo)體可以分為四類：集成電路，分立器件，傳感器和光電子器件，這四類可以統(tǒng)稱為半導(dǎo)體元件。

下面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計了在2017-2019年中全球半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的年總銷售額，可以發(fā)現(xiàn)每一年的銷售額都突破4000億美元，并且持續(xù)增長： 

集成電路又可以分為模擬電路、微處理器、邏輯電路、存儲器四個細分領(lǐng)域，這四個領(lǐng)域2017-2019年的銷售情況如下：

從半導(dǎo)體銷售額中的市場份額來看，在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中集成電路無疑是產(chǎn)業(yè)核心，作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中最大的消費領(lǐng)域，其長期占據(jù)半導(dǎo)體總銷售額 80%以上。由于集成電路在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模占比極高，所以很多人對半導(dǎo)體元件和集成電路之間的概念并沒有分得這么清楚。其實半導(dǎo)體產(chǎn)品的分類方式有很多，我們可以從以下幾個方面進行探討。

按照處理信號分類

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處理模擬信號的芯片叫做模擬芯片，處理數(shù)字信號的芯片叫做數(shù)字芯片。那模擬信號和數(shù)字信號又是什么呢？

信號是反映消息的物理量，例如工業(yè)控制中的溫度、壓力、流量、自然界的聲音等，因而信號是消息的表現(xiàn)形式。由于電信號容易傳播、處理和控制，人們常將非電的物理量通過各種傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，以達到提取、傳送、交換、存儲等目的。信號的形式是多種多樣的，例如：根據(jù)信號是否具有隨機性分為確定信號和隨機信號，根據(jù)信號是否具有周期性分為周期信號和非周期信號，根據(jù)對時間的取值分為連續(xù)時間信號和離散時間信號等等。

模擬信號在時間和數(shù)值上具有連續(xù)性，即對應(yīng)于任意時間t均有確定的函數(shù)值u或i與之對應(yīng)，簡單地理解模擬信號就是連續(xù)信號，比如我們發(fā)出的聲音就是最典型的正弦波連續(xù)信號，如下圖所示：

與模擬信號不同，數(shù)字信號在時間和數(shù)值上均具有離散性，電壓或電流的變化在時間上不連續(xù)，總是發(fā)生在離散的瞬間。離散的數(shù)字信號（如用 0 和 1 兩個邏輯電平來表示的二進制碼）進行算術(shù)和邏輯運算的集成電路，其基本組成單位為邏輯門電路。

大多數(shù)物理量所轉(zhuǎn)換成的電信號均為模擬信號。外界非電物理量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)化為電信號后，在模擬芯片構(gòu)成的系統(tǒng)里進行進一步的放大、濾波等處理。處理后的模擬信號既可以通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸出到數(shù)字系統(tǒng)進行處理，也可以直接輸出到執(zhí)行器。芯片對信號的處理并不是單純處理模擬信號或數(shù)字信號。芯片里面有既能處理模擬信號的部分，也能處理數(shù)字信號的部分。分類的重要標準是元件對哪種信號占比更大，如果處理模擬信號的部分多一些，就叫做模擬芯片，反之叫做數(shù)字芯片。

模擬芯片產(chǎn)品種類多，常見的有集成運算放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、乘法器、集成穩(wěn)壓器、定時器、信號發(fā)生器、比較器等，每一類產(chǎn)品根據(jù)客戶對產(chǎn)品性能需求的不同會有很多個系列的產(chǎn)品。單一產(chǎn)品往往可以用在不同客戶、不同領(lǐng)域，模擬芯片生命周期很長，終端客戶需求穩(wěn)定，周期性很弱。

數(shù)字芯片是近年來應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的IC品種，可分為通用數(shù)字IC和專用數(shù)字IC。通用IC是指那些用戶多、使用領(lǐng)域廣泛、標準型的電路，如存儲器（DRAM、Flash等）、微型元件（微處理器MPU、微控制器MCU、數(shù)字處理器DSP等）、邏輯電路（門陣列、顯示驅(qū)動器等）等，反映了數(shù)字IC的現(xiàn)狀和水平。專用IC（ASIC）是指為特定的用戶、某種專門或特別的用途而設(shè)計的電路。

按照制造工藝分類

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這種分類可能是我們最為常見的，比如時常聽到的14nm芯片、7nm芯片等就是按照制造工藝來劃分芯片的。此處的7nm、14nm 是指芯片內(nèi)部晶體管柵極的最小線寬（柵寬），下圖展示國際上芯片制造工藝的進展。

工藝制程反映半導(dǎo)體制造技術(shù)先進性，從當前的制程工藝發(fā)展情況來看，一般是以28nm為分水嶺，來區(qū)分先進制程和傳統(tǒng)制程。小于28nm的制程被稱為先進制程。5nm、3nm等制程目前還沒有進入量產(chǎn)階段，能進入這幾個制程節(jié)點的企業(yè)不多，臺積電和三星是目前僅有量產(chǎn)計劃的企業(yè)，據(jù)悉兩家企業(yè)在2020年會陸續(xù)推出5nm制程芯片。

一般情況下，工藝制程越先進，芯片的性能越高，但制程先進的芯片制造成本也高。市調(diào)機構(gòu)指出，通常情況下，一款 28nm芯片的設(shè)計研發(fā)投入約 1-2 億元，14nm 芯片約 2-3 億元，研發(fā)周期約 1-2 年?，F(xiàn)在工藝制程的發(fā)展已經(jīng)逼近極限，從平衡成本和性能上來考慮，工藝制程并非越先進越好，而是選擇合適的更好。不同種類的芯片在制程最優(yōu)選擇上會有差異，比如數(shù)字芯片對先進制程要求高，但是模擬芯片則不一定。

按照使用功能分類

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此種分類方式應(yīng)該是半導(dǎo)體元件分類中最復(fù)雜，但也是最常用的方式。

一、計算功能

這類芯片主要用來計算分析的，和人體大腦類似，分為主控芯片和輔助芯片。主控芯片中有CPU/SoC/FPGA/MCU，輔助芯片有主管圖形圖像處理的GPU和主打人工智能計算的AI芯片。

二、數(shù)據(jù)存儲功能

DRAM，SDRAM,ROM,NAND等，主要是用于數(shù)據(jù)存儲。

三、感知功能

主要為傳感器，如MEMS，指紋芯片，CIS等，主要通過望聞問切來感知外部世界。

四、傳輸功能

藍牙、wifi，NB-IOT，寬帶，USB接口，以太網(wǎng)接口，HDMI接口，驅(qū)動控制等，用于數(shù)據(jù)傳輸。

五、能源供給功能

電源芯片，DC-AC，LDO等，用于能源供給。

按照設(shè)計方式分類

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以設(shè)計方式分類，當今的半導(dǎo)體設(shè)計有兩大陣營：FPGA 和 ASIC。其中FPGA發(fā)展在先，目前仍是主流應(yīng)用。

簡單來說FPGA是通用可編程邏輯芯片，可以DIY編程實現(xiàn)各種各樣的數(shù)字電路；ASIC是上文所說的專用數(shù)字芯片，設(shè)計好數(shù)字電路后，流片生成出來的是不可以更改的芯片。前者的特點在于可重構(gòu)定義芯片功能，靈活性強；后者的專用性強，一般是針對某一特定應(yīng)用定制開發(fā)。

兩種芯片都是隨著半導(dǎo)體工藝發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求而來，從幾十納米到現(xiàn)在的7納米制程，性能都在不斷提升。應(yīng)用方向差異卻逐漸明顯：FPGA在上市速度、一次性測試成本、配置性上表現(xiàn)突出；而ASIC在運算性能、量產(chǎn)成本上遠勝于FPGA。不過，因為ASIC 是固定的電路，如果設(shè)計更新，新一代芯片就要重新設(shè)計，定模，加工。雙方算是各有所長。

小結(jié)

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看到這里，相信大家對半導(dǎo)體產(chǎn)品分類都有了比較清晰的認知，但還要特別注意的是，各個分類之間是相互獨立的，半導(dǎo)體產(chǎn)品根據(jù)不同的分類方式有不同的定位，形容一款半導(dǎo)體產(chǎn)品時，可以根據(jù)場景的需要采用不同的分類方式，也可以采用多種分類方式同時描述一款芯片。