說起半導體，或許大家心中會有一些疑問，什么是半導體？半導體產品又有哪些？

在此之前，咱們先來了解一下導體。

導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生定向移動，形成電流，其導電性很好，稱為導體。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，所以導電性極差，稱為絕緣體。而常用的半導體材料硅（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，在常溫下導電性介于二者之間。在形成晶體結構的半導體中，人為地摻入特定的雜質元素時，導電性能具有可控性，并且，在光照和熱輻射條件下，其導電性還有明顯的變化，這些特殊的性質就決定了半導體可以制成各種電子器件。

半導體產品的類別應該怎么去區(qū)分呢？

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

下面的數據統(tǒng)計了在2017-2019年中全球半導體元件產品的年總銷售額，可以發(fā)現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、存儲器四個細分領域，這四個領域2017-2019年的銷售情況如下：

從半導體銷售額中的市場份額來看，在整個半導體產業(yè)中集成電路無疑是產業(yè)核心，作為半導體產業(yè)中最大的消費領域，其長期占據半導體總銷售額 80%以上。由于集成電路在半導體產業(yè)市場規(guī)模占比極高，所以很多人對半導體元件和集成電路之間的概念并沒有分得這么清楚。其實半導體產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，處理數字信號的芯片叫做數字芯片。那模擬信號和數字信號又是什么呢？

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：根據信號是否具有隨機性分為確定信號和隨機信號，根據信號是否具有周期性分為周期信號和非周期信號，根據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值上具有連續(xù)性，即對應于任意時間t均有確定的函數值u或i與之對應，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，數字信號在時間和數值上均具有離散性，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。

大多數物理量所轉換成的電信號均為模擬信號。外界非電物理量經傳感器轉化為電信號后，在模擬芯片構成的系統(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據轉換器輸出到數字系統(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字信號。芯片里面有既能處理模擬信號的部分，也能處理數字信號的部分。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，反之叫做數字芯片。

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

數字芯片是近年來應用最廣、發(fā)展最快的IC品種，可分為通用數字IC和專用數字IC。通用IC是指那些用戶多、使用領域廣泛、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、數字處理器DSP等）、邏輯電路（門陣列、顯示驅動器等）等，反映了數字IC的現狀和水平。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。

工藝制程反映半導體制造技術先進性，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計劃的企業(yè)，據悉兩家企業(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。市調機構指出，通常情況下，一款 28nm芯片的設計研發(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在工藝制程的發(fā)展已經逼近極限，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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此種分類方式應該是半導體元件分類中最復雜，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、數據存儲功能

DRAM，SDRAM,ROM,NAND等，主要是用于數據存儲。

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，以太網接口，HDMI接口，驅動控制等，用于數據傳輸。

五、能源供給功能

電源芯片，DC-AC，LDO等，用于能源供給。

按照設計方式分類

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

簡單來說FPGA是通用可編程邏輯芯片，可以DIY編程實現各種各樣的數字電路；ASIC是上文所說的專用數字芯片，設計好數字電路后，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用定制開發(fā)。

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

小結

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看到這里，相信大家對半導體產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，半導體產品根據不同的分類方式有不同的定位，形容一款半導體產品時，可以根據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。