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Mike Spiker
芯片，这些天一直挂在大家嘴边。对芯片的类型也众说纷纭。我想尝试给一头雾水
的网友理理头绪。我本身只算半个行内人(半导体公司的软件人)，用自己的理解讲
述，少点技术多点趣闻。真正的行内弟兄见笑了。不妥之处请纠正。
0。分类的分类
芯片可以从不同的角度分类。低级的分类从材料开始，中级的分类从电路集成着手，
中高级分类着眼芯片功能，最高的分类应该是芯片设计方式。从低到高，我尽量集
中精力讲讲中高级以上的东西。
1。第一分类：半导体材料。
芯片的两大材料为 Silicon 与 Germanium。Si芯片最广泛，它具有很好的高温工作
性能。Ge芯片在理想温度下具有更好的导电性。不过，技术方向却是把Si和Ge合成
在一起组成SiGe芯片，两者的优点体现于单一芯片上。
2。第二分类：集成电路工作原理。
芯片上的集成电路可以是CMOS(Complementary Metal-Oxide)，或者是TTL (Transistor
- Transistor Logic)。两者的差异在于工作原理。一般来说，CMOS耗电低，TTL速
度快。试问大家：手机里的芯片应该是哪一种？当然，工程师们没忘记“合二为一”
的妙计。猜猜，把CMOS和TTL技术合成单一芯片的技术是什么？BI-CMOS就对了。最
后，和TTL工作原理相似的还有一种ECL电路，不过这种芯片不很常见。
3。第三分类：芯片加工技术
进入了Sub-Micron “次微米”时代的半导体工业突飞猛进，越过了半微米，四分一
微米，等等门槛，到达了“深次微米”的意境。然后，0.18微米芯片，0.13微米芯
片，又迅速被抛到后面了。以0.13微米芯片为基础的电子产品甚至还没传到消费者
手里，90纳米，或，0.09微米技术已经如火如荼了。最新一代的INTEL，XILINX，NATIONAL等
公司的芯片就是建立在0.09微米技术上的，这边的新产品刚上生产线，那边的研究
部门已经在作0.065微米了。。。中国啊，任重道远！
一微米 = 百万分之一米。0.065微米，或65纳米，意味着加工技术能把芯片里的半
导体电路的线宽做到0.065微米。业内人士更倾向于“65NM”的讲法。电路越来越小，
密度越来越高，功能越趋完美，价钱越来越低。
4。第四分类：工作方式
芯片的工作方式有两种：Analog 和 Digital。处理声，光，无线信号等物理现象的
是Analog 芯片。用半导体来控制电压高低用以代表1和0，并以此进行逻辑计算的是
Digital 芯片。
5。第五分类：功能
这个分类方法应该是最复杂，也是最常用。有三大芯片功能种类：处理器，记忆，
特定功能。
5.1。处理器。处理器又可从其应用范围细分为通用处理器，嵌入处理器，数字信号
处理器，数学辅助处理器。大部分处理器都具有用户编程性。常用的编程语言为 C
和 ASSEMBLY。你的电脑里的是通用处理器。你的PDA里面的是嵌入处理器。你的高
清晰电视机里面是数字信号处理器。基本上全部电脑里都有一个专职算术的辅助处
理器。
5.2。记忆芯片。分类复杂的要命。(1)以读写分类，有RAM和ROM。(2)以记忆更新性
分类，有DRAM和SRAM两种芯片。DRAM需要处理器不停地重写来保存信息，便宜，储
量大，速度慢。SRAM写一次就可保留记忆，贵，储量小，速度快。(3)以电源依赖性
分，有 volitile 和non-volitile 记忆芯片。前者断电后记忆消失。后者断电后记
忆保留，保留的记忆，竟然又导致新的分类：non-volitile ROM芯片和non-volitile
可重写芯片。前者如你PDA里面的OS ROM，后者如数字照相机的FLASH。(4)还有其它
各种各样的非主流记忆芯片种类，懒得说了。
5.3。特定功能。比如记忆管理芯片，以太网控制器，IO控制器，等等。
6。第六分类：设计方式
这个分类就是业内人士争得头破血流的“硬”“软”之分。当今的芯片设计有两大
阵营：FPGA 和 ASIC。FPGA是“软”方式。ASIC是“硬”方式。FPAG芯片商大佬为
XILINX和ALTERA。ASIC芯片商多如牛毛：LSI LOGIC，NATIONAL，QUACOMM，TI，SAMSUNG，
PHILIPS，等等。
FPGA是“用户配置逻辑门阵”。ASIC是“专用集成电路”。
“软”阵营自称芯片的前途必然在他们一边。因为“深次微米”技术成为现实，也
因为越来越多的 IP 模块免费赠送，一块FPGA 可以让用户把整个系统，包括处理器，
主线，记忆，多个特定功能，和用户设计逻辑，全部快速地集成到单一芯片。而且，
该FPGA单一芯片可以随时重新配置，设计更新永远不是问题。对中、低生产量厂家
来说，FPGA还节省了一次性芯片设计费用。
“硬”阵营当然不会肚皮朝天的就死去。他们有FPGA难以战胜的武器：芯片单价。
当生产量巨大，一次性设计费用比芯片单价的节省总额还低的情况下，ASIC 几乎是
战无不胜。不过，因为ASIC 是固定的电路，如果设计更新，新一代芯片就要重新设
计，定模，加工。
谁胜谁负，来日方长。更多精彩文章及讨论，请光临枫下论坛 rolia.net
Mike Spiker
芯片，这些天一直挂在大家嘴边。对芯片的类型也众说纷纭。我想尝试给一头雾水
的网友理理头绪。我本身只算半个行内人(半导体公司的软件人)，用自己的理解讲
述，少点技术多点趣闻。真正的行内弟兄见笑了。不妥之处请纠正。
0。分类的分类
芯片可以从不同的角度分类。低级的分类从材料开始，中级的分类从电路集成着手，
中高级分类着眼芯片功能，最高的分类应该是芯片设计方式。从低到高，我尽量集
中精力讲讲中高级以上的东西。
1。第一分类：半导体材料。
芯片的两大材料为 Silicon 与 Germanium。Si芯片最广泛，它具有很好的高温工作
性能。Ge芯片在理想温度下具有更好的导电性。不过，技术方向却是把Si和Ge合成
在一起组成SiGe芯片，两者的优点体现于单一芯片上。
2。第二分类：集成电路工作原理。
芯片上的集成电路可以是CMOS(Complementary Metal-Oxide)，或者是TTL (Transistor
- Transistor Logic)。两者的差异在于工作原理。一般来说，CMOS耗电低，TTL速
度快。试问大家：手机里的芯片应该是哪一种？当然，工程师们没忘记“合二为一”
的妙计。猜猜，把CMOS和TTL技术合成单一芯片的技术是什么？BI-CMOS就对了。最
后，和TTL工作原理相似的还有一种ECL电路，不过这种芯片不很常见。
3。第三分类：芯片加工技术
进入了Sub-Micron “次微米”时代的半导体工业突飞猛进，越过了半微米，四分一
微米，等等门槛，到达了“深次微米”的意境。然后，0.18微米芯片，0.13微米芯
片，又迅速被抛到后面了。以0.13微米芯片为基础的电子产品甚至还没传到消费者
手里，90纳米，或，0.09微米技术已经如火如荼了。最新一代的INTEL，XILINX，NATIONAL等
公司的芯片就是建立在0.09微米技术上的，这边的新产品刚上生产线，那边的研究
部门已经在作0.065微米了。。。中国啊，任重道远！
一微米 = 百万分之一米。0.065微米，或65纳米，意味着加工技术能把芯片里的半
导体电路的线宽做到0.065微米。业内人士更倾向于“65NM”的讲法。电路越来越小，
密度越来越高，功能越趋完美，价钱越来越低。
4。第四分类：工作方式
芯片的工作方式有两种：Analog 和 Digital。处理声，光，无线信号等物理现象的
是Analog 芯片。用半导体来控制电压高低用以代表1和0，并以此进行逻辑计算的是
Digital 芯片。
5。第五分类：功能
这个分类方法应该是最复杂，也是最常用。有三大芯片功能种类：处理器，记忆，
特定功能。
5.1。处理器。处理器又可从其应用范围细分为通用处理器，嵌入处理器，数字信号
处理器，数学辅助处理器。大部分处理器都具有用户编程性。常用的编程语言为 C
和 ASSEMBLY。你的电脑里的是通用处理器。你的PDA里面的是嵌入处理器。你的高
清晰电视机里面是数字信号处理器。基本上全部电脑里都有一个专职算术的辅助处
理器。
5.2。记忆芯片。分类复杂的要命。(1)以读写分类，有RAM和ROM。(2)以记忆更新性
分类，有DRAM和SRAM两种芯片。DRAM需要处理器不停地重写来保存信息，便宜，储
量大，速度慢。SRAM写一次就可保留记忆，贵，储量小，速度快。(3)以电源依赖性
分，有 volitile 和non-volitile 记忆芯片。前者断电后记忆消失。后者断电后记
忆保留，保留的记忆，竟然又导致新的分类：non-volitile ROM芯片和non-volitile
可重写芯片。前者如你PDA里面的OS ROM，后者如数字照相机的FLASH。(4)还有其它
各种各样的非主流记忆芯片种类，懒得说了。
5.3。特定功能。比如记忆管理芯片，以太网控制器，IO控制器，等等。
6。第六分类：设计方式
这个分类就是业内人士争得头破血流的“硬”“软”之分。当今的芯片设计有两大
阵营：FPGA 和 ASIC。FPGA是“软”方式。ASIC是“硬”方式。FPAG芯片商大佬为
XILINX和ALTERA。ASIC芯片商多如牛毛：LSI LOGIC，NATIONAL，QUACOMM，TI，SAMSUNG，
PHILIPS，等等。
FPGA是“用户配置逻辑门阵”。ASIC是“专用集成电路”。
“软”阵营自称芯片的前途必然在他们一边。因为“深次微米”技术成为现实，也
因为越来越多的 IP 模块免费赠送，一块FPGA 可以让用户把整个系统，包括处理器，
主线，记忆，多个特定功能，和用户设计逻辑，全部快速地集成到单一芯片。而且，
该FPGA单一芯片可以随时重新配置，设计更新永远不是问题。对中、低生产量厂家
来说，FPGA还节省了一次性芯片设计费用。
“硬”阵营当然不会肚皮朝天的就死去。他们有FPGA难以战胜的武器：芯片单价。
当生产量巨大，一次性设计费用比芯片单价的节省总额还低的情况下，ASIC 几乎是
战无不胜。不过，因为ASIC 是固定的电路，如果设计更新，新一代芯片就要重新设
计，定模，加工。
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