FPGA和AI芯片算哪一類？芯片的不同分類方式

兩三年前，芯易君曾梳理過一次芯片分類和代表企業(yè)，獲得了高贊和高閱讀量。

后來有很多課代表提問FPGA和AI芯片算哪一類？今天我們就整體來梳理一遍。以下開始正文：

芯片的分類方式可以有很多種，如果我們隨機采訪10位業(yè)內(nèi)大佬，也許會得到10種不同的答案。舉個例子：

芯片的不同分類方式

按照處理信號方式可分為模擬芯片和數(shù)字芯片。

按照應用領域可分為軍工級芯片、工業(yè)級芯片、汽車級芯片和商業(yè)級芯片。

按照工藝制程的話還可以分為5nm芯片、14nm芯片、65nm芯片……

按照場景需求可分為可分為FPGA和ASIC。

還有一些企業(yè)經(jīng)常說的：我司的主營業(yè)務是 CPU芯片/存儲芯片。其實這是從應用功能角度來分的。

今天我們就以鋼鐵俠為例，從應用功能的角度出發(fā)、以人體做類比，進行一個詳細的分類。

01

處理器芯片

處理器芯片就相當于人類的大腦，是用來思考、分析和計算的。

中央處理器（CPU），是系統(tǒng)的運算和控制核心，是信息處理、程序運行的最終執(zhí)行單元。一般提到CPU，很難不第一時間想到Intel，世界上第一款商業(yè)化的處理器就是Intel 4004。除了Intel之外，AMD、IBM、高通等都是設計CPU芯片的代表性企業(yè)。國產(chǎn)不錯的CPU公司有龍芯、海光、北京君正等。

圖形處理器（GPU），也叫視覺處理器或顯示芯片，它一般是在電腦、手機這類移動設備上做圖像和圖形相關運算工作的微處理器。Intel、英偉達、AMD都是GPU領域的代表企業(yè)。這兩年國產(chǎn)GPU市場也是全面開花，壁仞、摩爾線程、芯動科技、景嘉微等企業(yè)都紛紛發(fā)布了國產(chǎn)GPU。

數(shù)字信號處理器（DSP），是一種獨特的微處理器,是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。除了音視頻領域，在自動控制、雷達、軍事、航空航天、醫(yī)療、家用電器等領域都能看到DSP的身影。Microchip、TI、ADI、ARM等公司都是DSP芯片領域的代表性企業(yè)。

微控制器（MCU），在一顆芯片上將計算、存儲、接口等集成在一起，形成芯片級的計算機。MCU的用途比較廣泛，但是它最大的應用場景還得是汽車，一輛汽車里就包含70多塊MCU芯片。MCU芯片領域的國內(nèi)外代表企業(yè)有：瑞薩電子、恩智浦、ST、華大半導體、士蘭微、復旦微電子等。

02

存儲芯片

存儲芯片相當于人類的大腦皮層，用來儲存信息和數(shù)據(jù)。心理學上說，人腦記憶可以分為瞬時記憶、短時記憶、長時記憶。同樣的，存儲芯片也有不同的類型，起到不同的作用。

?靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM），只要保持通電，里面儲存的數(shù)據(jù)就可以恒常保持；但是只要斷電，數(shù)據(jù)就會丟失。屬于易失性存儲器。

動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM），只能將數(shù)據(jù)保持很短的時間，所以需要在通電狀態(tài)下定時刷新，才能保持數(shù)據(jù)不變；斷電后，數(shù)據(jù)就會丟失。同樣屬于易失性存儲器。

只讀存儲器（ROM），信息一旦寫入后就固定下來，即使切斷電源，信息也不會丟失。屬于非易失性存儲器。

閃存（Flash），無論是否通電、是否刷新數(shù)據(jù)，都能夠長久地保持數(shù)據(jù)。和ROM一樣屬于非易失性存儲器。

我國作為世界上最大的存儲芯片市場，但長期以來的存儲芯片都是依賴進口。當下存儲器市場可以說是被國外巨頭壟斷的狀態(tài)，尤其是DRAM，光三星、海力士、美光這三家的市場占有率就在94%以上。為了突破存儲芯片市場，現(xiàn)在國內(nèi)也有多家存儲芯片企業(yè)突圍，比如長江存儲、長鑫存儲、兆易創(chuàng)新、華天科技、復旦微電子等。

03

傳感器

傳感器就相當于人類的五官，可以感知/測量生活中的聲音、圖像、溫度、濕度、壓力和光信號等。

CMOS圖像傳感器（CIS），是將光學圖像轉(zhuǎn)換成電子信號的電子設備，相當于人的視網(wǎng)膜，手機、相機乃至衛(wèi)星的拍攝成像都缺不了它。CIS領域的國內(nèi)外代表企業(yè)有：索尼、三星、豪威科技、格科微等。

微機電系統(tǒng)（MEMS），是按功能要求在芯片上把微電路和微機械集成于一體的系統(tǒng)。在手機中的應用尤其廣泛，比如磁傳感器、指紋傳感器、環(huán)境傳感器等。MEMS領域的國內(nèi)外代表企業(yè)有：博通、博世、歌爾微電子、敏芯微、士蘭微等。

觸摸/觸控芯片（Touch），大家日常使用的手機和平板電腦，它們就內(nèi)含觸控芯片，這種芯片對環(huán)境變化具有靈敏的自動識別和跟蹤功能。Touch芯片領域的國內(nèi)外代表企業(yè)有：Atmel、比亞迪、晨星半導體、匯頂科技。

04

電源芯片

電源芯片相當于人類的心臟，可以給身體其他器官提供營養(yǎng)物質(zhì)。電源芯片可以給ASIC、DSP、CPU、Memory、FPGA及其他數(shù)字或模擬負載提供供電。

?DC/DC電源芯片（DCDC），指直流轉(zhuǎn)換為直流的電源，是開關電源芯片的一種（另一種是AC/DC）。相較于AC/DC，DC/DC的設計技術及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標準化。

LDO低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO），是一種穩(wěn)壓器。在電子設計中，經(jīng)常需要用不同的直流電壓給不同器件供電，就可以通過LDO穩(wěn)壓芯片來實現(xiàn)。

電源管理單元（PMU），是一種高度集成的、更加便攜式的電源管理方案，可以獲得更高的電源轉(zhuǎn)換效率和更低的功耗。

在電源芯片領域比較有代表性的國內(nèi)外企業(yè)有：芯源系統(tǒng)、TI、英飛凌、東芝、瑞芯微、圣邦微電子、上海貝嶺等。

05

通信芯片

通信芯片相當于人類的神經(jīng)，四通八達，傳遞信息和數(shù)據(jù)。

?藍牙芯片（Bluetooth），藍牙大家經(jīng)常會用到，它是一種近距離無線連接技術，支持聲音、圖像的傳輸。在藍牙芯片領域有代表性的企業(yè)有：高通、賽普拉斯、Dialog、ST、紫光展銳等。

無線芯片（WIFI）就不用多說了，上網(wǎng)沖浪必備，也是一種近距離無線通信。在WIFI芯片領域有代表性的企業(yè)有：高通、博通、Marvell、聯(lián)發(fā)科、瑞昱、樂鑫等。

窄帶物聯(lián)網(wǎng)芯片（NB-loT），是一種遠距離無線通信，屬于廣域網(wǎng)?？梢詰玫?a target="_blank">智能抄表、智慧路燈、智慧停車、共享單車等多種領域。在NB-loT芯片領域有代表性的企業(yè)有：高通、華為、中興微、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳等。

06

接口芯片

接口芯片相當于人的“四肢”。同樣可以用于傳遞信息和數(shù)據(jù)。

通用串行總線芯片（USB），是一個外部總線標準，是應用在PC和手機領域的一種接口技術。它也是我們?nèi)粘＝佑|比較多的一種，比如電腦上的USB插口、手機的USB充電線，都和我們的生活息息相關。在USB芯片領域有代表性的企業(yè)有：賽普拉斯、恩智浦和全志科技。

高清多媒體接口芯片（HDMI），是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號。生活中的筆記本電腦、電視、機頂盒就有HDMI接口。在HDMI芯片領域有代表性的企業(yè)有：東芝、ADI和全志科技。

07

其他類別

之前有很多朋友問過FPGA和AI芯片算哪一類？

先說FPGA吧，首先我們要知道FPGA是現(xiàn)場可編程邏輯門陣列。簡單點來說，F(xiàn)PGA就是一種可編程的硬件芯片，和上述的那些具有固定功能的芯片本身就不是同一類。

通常FPGA和ASIC（專用集成電路）是一對相對概念。如果說FPGA是可重新編程的，具備靈活性和可塑性；那么ASIC就是針對特定應用定制設計的，具有高性能和高效率。

至于兩者之間的詳細區(qū)別，之前有寫過文章，給感興趣的朋友指個路：

接下來說AI芯片。眾所周知，AI芯片是今年的出圈產(chǎn)品，也是IC行業(yè)的新財富密碼。

目前市場上比較常見的用于AI的芯片有GPU、DSP、FPGA和ASIC，以及他們的各種組合。它們都可以運行AI算法。但AI芯片和傳統(tǒng)芯片還是有本質(zhì)的區(qū)別的——AI芯片需要為AI算法專門設計。

換句話說，AI芯片指的就是針對人工智能算法做了特殊加速設計的芯片。

08

寫在最后

在芯片產(chǎn)業(yè)“國產(chǎn)替代化”盛行的當下，已經(jīng)入行的工程師，在專業(yè)知識方面是信手拈來，但對于芯片分類卻是不甚了解。

編輯：黃飛