Les principaux types de puces produites par les sociétés de semi-conducteurs

Les types de puces produites par les sociétés de semi-conducteurs peuvent être classés de deux manières. Habituellement, les puces sont classées en fonction de leur fonctionnalité. Cependant, ils sont parfois divisés en types selon les circuits intégrés (CI) utilisés.

En fonction de leur fonctionnalité, les quatre principales catégories de semi-conducteurs sont les puces mémoire, les microprocesseurs, les puces standard et les systèmes sur puce complexes (SoC). Lorsqu’ils sont organisés par types de circuits intégrés, les trois types de puces sont numériques, analogiques et mixtes.

Puces de mémoire

Du point de vue de la fonctionnalité, les puces de mémoire à semi-conducteur stockent des données et des programmes sur des ordinateurs et des dispositifs de stockage de données.

Les puces de mémoire vive (RAM) fournissent des espaces de travail temporaires, tandis que les puces de mémoire flash conservent les informations en permanence à moins qu’elles ne soient effacées. Les puces de mémoire morte (ROM) et de mémoire morte programmable (PROM) ne peuvent pas être modifiées. En revanche, les puces de mémoire morte programmable effaçable (EPROM) et de mémoire morte effaçable électriquement (EEPROM) peuvent être modifiées.

Microprocesseurs

Les microprocesseurs contiennent une ou plusieurs unités centrales de traitement (CPU). Les serveurs informatiques, les ordinateurs personnels (PC), les tablettes et les smartphones peuvent chacun avoir plusieurs processeurs.

Les microprocesseurs 32 et 64 bits des PC et des serveurs d’aujourd’hui sont basés sur des architectures de puces x86, POWER et SPARC, développées pour la première fois il y a des décennies. D’autre part, les appareils mobiles comme les smartphones utilisent généralement une architecture de puce ARM. Des microprocesseurs 8, 16 et 24 bits moins puissants (appelés microcontrôleurs) se retrouvent dans des produits tels que les jouets et les véhicules.

Unités de traitement graphique (GPU)

Techniquement, un type de microprocesseur, l’unité de traitement graphique (GPU) est capable de restituer des graphiques à afficher sur un appareil électronique. Le GPU a été introduit sur le marché au sens large en 1999 et est surtout connu pour son utilisation dans la fourniture des graphismes fluides que les consommateurs attendent des vidéos et des jeux modernes.

Avant l’arrivée des GPU à la fin des années 1990, le rendu graphique était géré par la Central Processing Unit (CPU). Lorsqu’il est utilisé avec un processeur, un processeur graphique peut augmenter les performances de l’ordinateur en prenant en charge certaines fonctions gourmandes en calcul, telles que le rendu, à partir du processeur. Cela accélère la vitesse de traitement des applications puisque le GPU peut effectuer de nombreux calculs simultanément. Ce changement a également permis le développement de logiciels et d’activités plus avancés et gourmands en ressources, tels que l’extraction de crypto-monnaie.

CI de produits

Les circuits intégrés de produits (CIC) sont de simples puces utilisées pour exécuter des routines de traitement répétitives. Produites en grandes quantités, ces puces sont généralement utilisées dans des appareils à usage unique tels que les lecteurs de codes-barres. Caractérisé par des marges très minces, le marché des circuits intégrés de base est dominé par les grands fabricants asiatiques de semi-conducteurs. Si un circuit intégré est conçu dans un but spécifique, il est appelé ASIC ou puces intégrées spécifiques à une application. Par exemple, le minage de bitcoins est aujourd’hui réalisé avec des ASIC qui ne remplissent qu’une seule fonction : le minage. Les matrices de portes programmables sur site (puces FPGA) sont un autre type de circuit intégré standardisé qui peut être personnalisé selon les spécifications d’un fabricant.

Le SoC (système sur puce) fait partie des types de puces les plus récents et est le plus accueillant pour les nouveaux fabricants. Dans le SoC, tous les composants électroniques nécessaires à un système entier sont intégrés dans une seule puce. Les capacités d’un SoC sont plus étendues que celles d’une puce de microcontrôleur, qui combine généralement le processeur avec la RAM, la ROM et les entrées/sorties (E/S). Dans un smartphone, le SoC peut également intégrer des graphiques, un appareil photo et un traitement audio et vidéo. L’ajout d’une puce de gestion et d’une puce radio donne une solution à trois puces.

En prenant l’autre approche pour catégoriser les puces, la plupart des processeurs informatiques utilisent actuellement des circuits numériques. Ces circuits combinent généralement des transistors et des portes logiques. Parfois, des microcontrôleurs sont ajoutés. Les circuits numériques utilisent des signaux numériques discrets qui sont généralement basés sur un schéma binaire. Deux tensions différentes sont attribuées, chacune représentant une valeur logique différente.

Puces analogiques

Les puces analogiques ont été principalement, mais pas entièrement, remplacées par des puces numériques. Les puces d’alimentation sont généralement des puces analogiques. Les puces analogiques sont toujours nécessaires pour les signaux à large bande et elles sont toujours utilisées comme capteurs. Dans les puces analogiques, la tension et le courant varient continuellement à des points spécifiés du circuit.

Une puce analogique comprend généralement un transistor ainsi que des éléments passifs tels qu’une inductance, des condensateurs et des résistances. Les puces analogiques sont plus sujettes au bruit ou à de petites variations de tension, ce qui peut provoquer des erreurs.

Semi-conducteurs à circuits mixtes

Les semi-conducteurs à circuits mixtes sont généralement des puces numériques avec une technologie supplémentaire pour travailler avec des circuits analogiques et numériques. Un microcontrôleur peut inclure un convertisseur analogique-numérique (ADC) pour se connecter à une puce analogique, telle qu’un capteur de température, par exemple.

Un convertisseur numérique-analogique (DAC), à l’inverse, peut permettre à un microcontrôleur de produire des tensions analogiques pour produire des sons via des appareils analogiques.

La ligne de fond

L’industrie des semi-conducteurs a été lucrative et dynamique, innovant dans plusieurs secteurs du marché de l’informatique et de l’électronique. Connaître le type de semi-conducteurs d’une entreprise, par exemple CPU vs GPU, vs ASIC, peut vous aider à prendre des décisions d’investissement meilleures et plus éclairées au sein du groupe industriel.