Die wichtigsten Arten von Chips, die von Halbleiterunternehmen hergestellt werden

Die Arten von Chips, die von Halbleiterunternehmen hergestellt werden, können auf zwei Arten kategorisiert werden. Üblicherweise werden Chips nach ihrer Funktionalität kategorisiert. Sie werden jedoch manchmal entsprechend den verwendeten integrierten Schaltkreisen (ICs) in Typen unterteilt.

Nach Funktionalität betrachtet sind die vier Hauptkategorien von Halbleitern Speicherchips, Mikroprozessoren, Standardchips und komplexe Systems-on-a-Chip (SoCs). Bei der Organisation nach Arten von integrierten Schaltungen sind die drei Arten von Chips digital, analog und gemischt.

Speicher Chips

Unter dem Gesichtspunkt der Funktionalität speichern Halbleiterspeicherchips Daten und Programme auf Computern und Datenspeichervorrichtungen. Random Access Memory (RAM)-Chips bieten temporäre Arbeitsbereiche, während Flash-Speicherchips Informationen dauerhaft speichern, bis sie gelöscht werden. Nur-Lese-Speicher (ROM) und programmierbare Nur-Lese-Speicher (PROM)-Chips können nicht modifiziert werden. Im Gegensatz dazu können löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher (EPROM) und elektrisch löschbare Nur-Lese-Speicher (EEPROM)-Chips geändert werden.

Mikroprozessoren

Mikroprozessoren enthalten eine oder mehrere Zentraleinheiten (CPUs). Computerserver, Personal Computer (PCs), Tablets und Smartphones können jeweils mehrere CPUs haben. Die 32- und 64-Bit-Mikroprozessoren in PCs und Servern basieren auf x86, POWER- und SPARC-Chiparchitekturen. Andererseits verwenden mobile Geräte typischerweise eine ARM-Chiparchitektur. Weniger leistungsstarke 8, 16- und 24-Bit-Mikroprozessoren tauchen in Produkten wie Spielzeug und Fahrzeugen auf.

Grafikprozessoren (GPUs)

Die Graphics Processing Unit (GPU) ist technisch gesehen eine Art Mikroprozessor  und kann Grafiken für die Anzeige auf einem elektronischen Gerät rendern. Die GPU wurde 1999 auf dem breiteren Markt eingeführt und ist vor allem für ihre Verwendung bei der Bereitstellung der glatten Grafiken bekannt, die Verbraucher von modernen Videos und Spielen erwarten. Vor der Einführung von GPUs in den späten 1990er Jahren wurde das Grafik-Rendering von der Central Processing Unit (CPU) übernommen. In Verbindung mit einer CPU kann eine GPU die Computerleistung steigern, indem sie einige rechenintensive Funktionen wie das Rendern von der CPU übernimmt. Dies beschleunigt die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Anwendungen, da die GPU viele Berechnungen gleichzeitig durchführen kann. Diese Verschiebung ermöglichte auch die Entwicklung fortschrittlicherer und ressourcenintensiverer Software und Aktivitäten wie dem Mining von Kryptowährungen.

Standard-Chips (Commodity-ICs)

Standardchips, auch als Standard-ICs bekannt, sind einfache Chips, die zum Ausführen sich wiederholender Verarbeitungsroutinen verwendet werden. Diese in großen Stückzahlen hergestellten Chips werden in der Regel in Einzweckgeräten wie Barcode-Scannern eingesetzt. Der von hauchdünnen Margen geprägte Rohstoff-IC-Markt wird von großen asiatischen Halbleiterherstellern dominiert. Wenn ein IC für einen bestimmten Zweck hergestellt wird, wird er als ASIC oder anwendungsspezifischer integrierter Chip bezeichnet.

Der SoC, der neueste Chiptyp, begrüßt neue Hersteller am meisten. Im SoC sind alle für ein Gesamtsystem benötigten elektronischen Komponenten in einem einzigen Chip verbaut. Die Fähigkeiten eines SoC sind umfangreicher als die eines Mikrocontroller-Chips, der in der Regel die CPU mit RAM, ROM und Input/Output (I/O) kombiniert. In einem Smartphone kann der SoC auch Grafik, Kamera- sowie Audio- und Videoverarbeitung integrieren. Durch Hinzufügen eines Verwaltungschips und eines Funkchips ergibt sich eine Drei-Chip-Lösung.

Beim anderen Ansatz zur Kategorisierung von Chips verwenden die meisten Computerprozessoren derzeit digitale Schaltungen. Diese Schaltungen kombinieren normalerweise Transistoren und Logikgatter. Manchmal werden Mikrocontroller hinzugefügt. Digitale Schaltungen verwenden digitale, diskrete Signale, die im Allgemeinen auf einem binären Schema basieren. Es werden zwei verschiedene Spannungen zugewiesen, die jeweils einen anderen logischen Wert darstellen.

Analoge Chips

Analoge Chips wurden größtenteils, aber nicht vollständig, durch digitale Chips ersetzt. Netzteilchips sind in der Regel analoge Chips. Für Breitbandsignale werden nach wie vor analoge Chips benötigt, und sie werden weiterhin als Sensoren verwendet. In analogen Chips variieren Spannung und Strom kontinuierlich an bestimmten Punkten in der Schaltung. Ein analoger Chip enthält typischerweise einen Transistor zusammen mit passiven Elementen wie einer Induktivität, Kondensatoren und Widerständen. Analoge Chips sind anfälliger für Rauschen oder kleine Spannungsschwankungen, die Fehler verursachen können.

Halbleiter mit gemischten Schaltkreisen

Halbleiter mit gemischten Schaltkreisen sind in der Regel digitale Chips mit zusätzlicher Technologie für die Arbeit mit analogen und digitalen Schaltkreisen. Ein Mikrocontroller könnte einen Analog-Digital-Wandler (ADC) zum Anschließen an einen analogen Chip, wie beispielsweise einen Temperatursensor, umfassen. Ein Digital-Analog-Wandler (DAC) kann umgekehrt einem Mikrocontroller ermöglichen, analoge Spannungen zu erzeugen, um über analoge Geräte Töne zu erzeugen.

Die Quintessenz

Die Halbleiterindustrie ist lukrativ und dynamisch und hat in mehreren Bereichen des Computer- und Elektronikmarktes Innovationen hervorgebracht. Wenn Sie wissen, welche Art von Halbleiter ein Unternehmen herstellt, z. B. CPUs gegenüber GPUs oder ASICs, können Sie bessere und fundiertere Investitionsentscheidungen innerhalb der Branchengruppe treffen.