科普 数字电路芯片到底有哪些
芯片被广泛应用于生活各处，新的需求会促进产生新的芯片。但是面对种类繁多的芯片，大众对于芯片知之甚少，就连业内人也不一定能准确区分摆在面前的芯片到底属于哪一类。
要清楚的了解各类芯片，那么首先要对它进行分类。
芯片的分类可以按照晶体管工作状态、制造工艺、适用性、集成规模、功率大小、封装形式、应用环境、功能用途等进行不同的分类。
芯片可以粗略划分为模拟电路芯片、数字电路芯片、数模混合电路芯片、特种电路芯片四大类。
今天主要来聊聊关于【数字电路芯片】的那些事儿
数字电路芯片的工作原理是通过晶体管控制电流的“开”和“关”，来表达数据或信息的“1”和“0”，或者表达逻辑判断的“是”与“非”，所以数字电路也称为开关电路或者逻辑电路。它主要用于计算机和逻辑控制领域，由工作在开关状态的晶体管组成。
因此，数字电路的规模大小由其中的晶体管数量来决定。
数字电路芯片主要包括以下7类：
1.逻辑电路：
逻辑电路芯片国际通用系列有74系列、40系列、54系列、厂家兼容系列、非系列专用电路等。逻辑电路基本上是由与门、或门和非门电路组合而成的，因此，这些系列的电路也称为组合逻辑电路。
与门电路用于“几个输入条件同时存在才有结果，否则就无结果”的判断；或门电路用于“几个输入条件只要有一个存在就有结果，都不存在就无结果”的判断；非门电路用于“输入条件存在就无结果，输入条件不存在就有结果”的判断。
这些判断和处理组合起来，就可以处理非常复杂的控制和运算问题。
数量庞大的逻辑电路芯片在理论上可以实现一个复杂系统的功能，例如电脑、交换机等。但时至今日，芯片的集成度很高，许多自成系统的逻辑电路可以集成在芯片内部，一个芯片也可以实现很复杂的功能，也就没有人愿意用大量小芯片去实现大系统。
目前的逻辑电路芯片仅用在小电子产品中，以及在大系统的通用大芯片之间的连接电路上。
2.通用处理器(CPU、GPU、DSP、APU等)：
通用处理器由海量的逻辑电路组成，它包含了控制、存储、运算、输入输出等部分，形成了一个完整的数据和信息处理系统。它是规模最大、结构最复杂的一类数字电路芯片。
因此，通用处理器被归类为巨大规模集成电路。
它的特点是按照摩尔定律不断推陈出新，形成若干个产品系列。例如Intel和AMD的X86系列、IBM的PowerPC系列、ARM RISC系列等，每个系列已生产了20～30多个芯片型号，每个型号的市场平均寿命在2年左右。
通用处理器被称为电子产品和信息系统的大脑和中枢。随着人工智能技术的高速发展，传统的CPU结构已经不能适应人工智能系统对信息存储、运算和推理的要求，新型处理器结构创新产品随之不断出现。
3.存储器(SRAM、DRAM、PROM、Flash等)：
存储器是用于存储数据和信息的芯片。可细分为静态存储器(SRAM)、动态存储器(DRAM、LPDDRX)、可编程只读存储器(PROM)、闪速存储器(Flash)和嵌入式存储器(Embedded Memory)等。
SRAM用于电子产品中存储数据，在通电过程保持数据不变，断电后数据丢失；DRAM在通电过程中通过定时刷新保持数据不变，断电后数据丢失；Flash在通电过程中保持数据不变，断电也不丢失；PROM一旦用特殊手段写入数据后，不论通电与否都不会丢失。
前两种称为易失性存储器，后两种称为非易失性存储器。以上这几种存储器可以封装成独立的存储器芯片，也可以设计在CPU、MCU、SoC之中,被称为嵌入式存储器。
4.单片系统(SoC)：
单片系统就是把一个电子系统全部集成到一颗芯片中。只要给SoC芯片加上电源和少量外部电路，就可以实现一个完整的电子产品或系统的功能。例如音视频播放器(MP4)、汽车导航仪、手机等都可以用一个SoC芯片加少量外部元器件来实现。
SoC芯片内部一般由CPU核、嵌入式存储器、I/O接口等部分组成。SoC芯片是面向具体应用领域而设计的专用系统级芯片，例如医疗设备、汽车电子、抄表系统、智能手机、智慧电视等领域。
SoC芯片不像CPU芯片那样可以跨领域通用，只能在本应用领域内使用。
5.微控制器(MCU)：
微控制器是简化版的通用处理器(CPU)，也称为单板机或单片机。MCU一般用在较简单的、小型的电子产品或系统中，实现简单的控制和数据处理任务。但在大型系统中，也可以用许多MCU完成复杂的控制任务。
MCU芯片的应用面十分广泛，从洒水器、电饭锅、电冰箱等的控制到仪器、仪表、工业自动化生产线等的控制，再到大型应用:高铁、飞机等的系统控制等。
以MCU或SOC芯片为核心搭建的电子系统也称为嵌入式系统，MCU和SOC也被称为嵌入式微处理器。
6.定制电路(ASIC) ：
需求决定供应，当用户不想使用通用芯片而是想按自己的应用要求定制一款芯片时，这种芯片就称为全定制芯片。
典型代表是二代身份证芯片。有些厂商为自己的产品采取定制ASIC的方法，一是为了保护产品的技术细节和诀窍，二是ASIC会更加适合产品的需要。
7.可编程逻辑器件(PLD) (包括PLD、PAL、GAL、FPGA等)：
上面几类芯片被称固定逻辑电路芯片，生产后功能就被固定下来，不能再进行任何大的改变。如果需要完善和升级，就要先修改设计，再交由代工厂重新生产。而修改和重新生产的成本很高，只有需求量很大的芯片才按照固定逻辑电路的模式进行开发。需求数量少、有更新和升级可能的芯片，需要按照可编程逻辑器件的模式进行开发。
可编程逻辑器件在编程之前属于通用芯片，厂家可以批量生产，满足不同领域的应用需求。而在编程之后就变成了专用芯片，只满足某个具体领域的特殊应用。因此，PLD芯片也称为半定制芯片。
目前应用最广的是现场可编程门阵列(FPGA)，它特别适合用在用量不大，或者用量较大，但需要不断完善和升级的应用场合。它在通信、安防监控、自动控制、人工智能、军工与航天等领域，以及芯片设计的原型验证、算法与嵌入式系统开发等方面都有着广泛应用。
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