【科普】天天都在说芯片，关于芯片的分类你了解吗？

这几年，在中兴和华为事件的推动下，关于“芯片”的话题数不胜数，但凡美国动作一次，芯片话题的热度就提高一分，天天有人聊着芯片、芯片技术，喊着要发展芯片，然而你真的了解芯片是什么吗？

芯片的英文名就是microchip，又被称为微电路、微芯片、集成电路，它其实是半导体元件产品的统称。

芯片的分类有很多，按照不同的处理信号可分为模拟芯片和数字芯片两种。简单来说，模拟芯片利用的是晶体管的放大作用，而数字模拟芯片利用的是晶体的开关作用。具体来看，模拟芯片用来产生、放大和处理各种模拟信号，种类细且繁多，包括模数转换芯片（ADC）、放大器芯片、电源管理芯片、PLL等等。模拟芯片设计的难点在于非理想效应过多，需要扎实的基础知识和丰富的经验，比如小信号分析、时域频域分析等等。

相比之下，数字芯片则是用来产生、放大和处理各种数字信号，数字芯片一般进行逻辑运算，CPU、内存芯片和DSP芯片都属于数字芯片。数字芯片设计难点在于芯片规模大，工艺要求复杂，因此通常需要多团队共同协同开发。

（图片源自OFweek维科网）

还有大家非常常见的，按照使用功能来分类，主要有CPU、GPU、FPGA、DSP、ASIC等。CPU是中央处理器，它作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。CPU 是对计算机的所有硬件资源（如存储器、输入输出单元） 进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。

GPU即图形处理器，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上做图像和图形相关运算工作的微处理器。

FPGA是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA可以无限次编程，延时性比较低，同时拥有流水线并行和数据并行（GPU只有数据并行）、实时性最强、灵活性最高。

DSP也就是能够实现数字信号处理技术的芯片，DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

ASIC也就是人们常说的专用集成电路，它应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造。 目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一。与通用集成电路相比，ASIC体积更小、重量更轻、 功耗更低、可靠性更高、性能更高、保密性更强， 成本也进一步降低。

如今芯片的制造工艺也成为人们重点关注的对象，制程越先进代表着芯片的性能水平越高。因此芯片也可以按照制造工艺来分，这种分类也很常见，平时经常听到5nm芯片，7nm芯片，14nm芯片等等，都是按照这个工艺来分的。现在的工艺技术已经能达到5nm，下一步就是3nm。通常来说制程工艺越先进，芯片晶体管集成度越高，核心面积越小，成本越低，而性能会更强，不过这个说法是针对单一芯片而言的，如果放到全局来考虑就不一样了。

按照不同应用场景来分类，芯片又可以分为民用级（消费级），工业级，汽车级，军工级芯片，它们主要区别还是在工作温范围。军工级芯片由于要面临复杂的战争环境，其使用的电子器件要足够的耐操，像导弹、卫星、坦克、航母里面的电子元器件，任何一个部分拿出来都是最先进的，领先工业级10年，领先商业级20年左右，最贵最精密度的都在军工级中体现出来，其工作温度在－55℃～＋150℃；汽车级芯片工作温度范围－40℃～＋125℃；工业级芯片比汽车级档次稍微低一点，价格次之，精密度次之，工作温度范围在－40℃～＋85℃；民用／消费级芯片就是市场上交易的那种，电脑、手机，你能看到的基本上都是商用的。不过产品质量也有所不同，比如微软做的芯片就算是商业级里的军工级，价格最便宜，最常见最实用，工作温度范围在0℃～＋70℃。