芯片科普 | 芯片是什么？如何分类？
前些年，当焦点**在芯片行业，大家的话题都是“台积电”“华为麒麟芯片”“光刻机”“卡脖子”。
而这两年大家关注的焦点变成了“芯片短缺”“芯片涨价”“国产替代化”......
从“为什么芯片会被卡脖子”到现在“芯片短缺如何缓解”，能够明显感受到大家对于芯片重要性的认知深刻了许多。
但是很多同学接触芯片行业，想要进一步了解的时候，还是会有各种各样的问题待解答。
所以这是一篇零基础小白可读的、帮你迅速掌握芯片行业基本知识的科普文。收藏不亏。
芯片概念
先区分几个基本概念：芯片、半导体、集成电路。
半导体：常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。现在芯片常用的半导体材料是硅。
集成电路：一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。
芯片：就是把一个电路所需的晶体管和其他器件制作在一块半导体上（来自杰夫·达默）。芯片属于集成电路的载体。
严格从定义上来说，集成电路 ≠ 芯片。
但从狭义上说，我们日常提到的IC、芯片、集成电路其实并没有什么差别。平时大家所讨论的IC行业、芯片行业指的也是同一个行业。
如果用一句话概括：芯片就是以半导体为原材料，把集成电路进行设计、制造、封测后，所得到的实体产品。
当芯片被搭载在手机、电脑、平板上之后，它就成为了这类电子产品的核心与灵魂。
手机触屏需要有触控芯片，储存信息需要有存储芯片，实现通信功能要有基带芯片、射频芯片、蓝牙芯片，想要拍出好看的照片就需要GPU......一部手机里的芯片加起来都要有100多颗。
芯片分类
这么多芯片，有没有什么**的分类方式呢？其实芯片的分类方式有很多种：
按照处理信号方式可以分成：模拟芯片、数字芯片
信号分为模拟信号和数字信号，数字芯片就是处理数字信号的，比如CPU、逻辑电路等；模拟芯片是处理模拟信号的，比如运算放大器、线性稳压器、基准电压源等。
如今的芯片大多数都同时具有数字和模拟，一块芯片到底归属为哪类产品是没有绝对标准的，通常会根据芯片的核心功能来区分。
按照应用场景可以分：航天级芯片、车规级芯片、工业级芯片、商业级芯片
芯片可以用于航天、汽车、工业、消费不同的领域，之所以这么分是因为这些领域对于芯片的性能要求不一样，比如温度范围、精度、连续无故障运行时间（寿命）等。举个例子：
工业级芯片比商业级芯片的温度范围要更宽，航天级芯片的性能**，同时**也最贵。
按照使用功能可以分：GPU、CPU、FPGA、DSP、ASIC、SoC......
刚刚说的触控芯片、存储芯片、蓝牙芯片......就是依据使用功能来分类的。还有企业经常说的“我司的主营业务是 CPU芯片/WIFI芯片”，也从功能角度来分的。
之前专门写过一篇以功能进行分类、以人体功能作为类比的文章，感兴趣的朋友也可以详细了解一下：《一篇文章带你认识芯片分类及代表企业》
按照集成度可以分：小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）
集成度就是要看芯片上集成的元器件个数。现在智能手机里的芯片基本都是特大规模集成电路了，里面**了数以亿计的元器件。
其实这属于早期来表述芯片集成度的方式，后来在发展过程中就以特征线宽（设计基准）的尺寸来表述，比如微米、纳米。也可以理解为我们现在所常说的工艺制程。
按照工艺制程可以分：5nm芯片、7nm芯片、14nm芯片、28nm芯片......
这里的nm其实就是指CMOS器件的栅长，也可以理解成最小布线宽度或者最小加工尺寸。
放眼全球，目前比较先进的制程就是台积电和三星的3nm，但是目前良率并不高（三星3nm良率仅有10-20%）。国内最先进的制程是中芯国际的14nm。
芯片的发展过程，也是充满了“传奇色彩”，我们需要从IC业内非常著名的“摩尔定律”讲起。
摩尔定律
摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈。
之所以说是经验之谈，是因为该“定律”并非是自然科学的定律，而是戈登·摩尔经过长期观察所总结出来的经验。
1965年，戈登·摩尔在绘制一份发展报告的图表时，发现了一个惊人的趋势：每颗芯片所能容纳的晶体管数目大概在18-24个月就会翻一番，性能也会提升一倍。
摩尔定律预言了芯片的规模和性能。
1971年，英特尔的第一代微处理器有2300个晶体管。2007年，45nm的处理器有8亿多晶体管。现如今，麒麟9000采用的是5nm工艺制程，集成了153亿晶体管。
在过往的50多年中，芯片行业一直在遵循着摩尔定律的预言在发展。
现在工艺已经逼近“极限”，工艺制程不可能无限缩小，近几年摩尔定律也已经放缓。随着技术发展，摩尔定律也定然会遇到瓶颈。
但摩尔定律在半导体史上永远都是传奇而浓墨重彩的一笔。
芯片种类越多、功能越强大，就越让人忍不住好奇：一颗芯片究竟是如何“披荆斩棘、打磨棱角”来到我们面前的？
下一篇文章就会给大家**介绍芯片全产业链以及芯片从无到有的诞生过程。
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