什么是芯片？芯片的结构及功能概述

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2024-03-10 11:33:19

大家好，如果您还对什么是芯片？芯片的结构及功能概述不太了解，没有关系，今天就由本站为大家分享什么是芯片？芯片的结构及功能概述的知识，包括芯片与晶片有啥区别的问题都会给大家分析到，还望可以解决大家的问题，下面我们就开始吧！

本文目录

与、或、非门那些芯片的内部结构是怎样的
传统芯片分几类
芯片是不是外星科技
ARM架构是什么高通三星都依赖它，高通在芯片领域是做什么的
芯片与晶片有啥区别

与、或、非门那些芯片的内部结构是怎样的

芯片的内部结构超级超级复杂，要不然不会到目前为止我们国家还没有自己的高级芯片。所以说，某一个芯片内部结构除了设计师以外是没人知道的。但是，芯片的功能确实是通过这些与、或、非门的组合实现的。输入高低电平的高低，一般来说与外部的电源有关。但是，正不一定是1，也可以是0，这由芯片自己所要实现的功能相关，或者说根据设计而定。可以确定的是，1、0（0、1）和正负一样，都是成对出现的。没有0，也就没有1了。所以，接地，是为单片机提供一个“标准”：这是0（或者1）。才会有相对的1（或者0）。对于具体的单片机，这些是确定的，比如51单片机，vcc（正端）和vss（接地），接线时电源正极接vcc，电源负极接vss，输出1表示高电位，0表示低点位。

传统芯片分几类

（一）按功能结构分类

集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。

模拟集成电路用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号）。

基本的模拟集成电路有运算放大器、乘法器、集成稳压器、定时器、信号发生器等。数字集成电路品种很多，小规模集成电路有多种门电路，即与非门、非门、或门等；中规模集成电路有数据选择器、编码译码器、触发器、计数器、寄存器等。大规模或超大规模集成电路有PLD（可编程逻辑器件）和ASIC（专用集成电路）。

从PLD和ASIC这个角度来讲，元件、器件、电路、系统之间的区别不再是很严格。不仅如此，PLD器件本身只是一个硬件载体，载入不同程序就可以实现不同电路功能。因此，现代的器件已经不是纯硬件了，软件器件和以及相应的软件电子学在现代电子设计中得到了较多的应用，其地位也越来越重要。

电路元器件种类繁多，随着电子技术和工艺水平的不断提高，大量新的器件不断出现，同一种器件也有多种封装形式，例如：贴片元件在现代电子产品中已随处可见。对于不同的使用环境，同一器件也有不同的工业标准，国内元器件通常有三个标准，即：民用标准、工业标准、军用标准，标准不同，价格也不同。军用标准器件的价格可能是民用标准的十倍、甚至更多。工业标准介于二者之间。

（二）按制作工艺分类

集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。

膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

（三）按集成度高低分类

集成电路按规模大小分为：小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）、特大规模集成电路（ULSI）。

（四）按导电类型不同分类

集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。

双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

芯片是不是外星科技

前几年，有媒体报道过：在俄罗斯拉宾斯克市郊区，有一天，当地一个居民在外捕鱼时，偶然在地上捡到了一块很特别的石头，因为这块石头上有着奇异的斑点。这个居民随后把这块石头上交给了新切尔卡斯克工业大学的专家们。该校的专家们在对这块石头开展完一系列测试后，得出了一个令世人咋舌的结论，一块依附于该石头上的小薄片是一块芯片，并且这块芯距今不下于2亿年，类似于人类目前在使用的一类芯片（先进的纳米工艺制造而成的）。

当时有些人就此猜想，这块芯片可能是数亿年前外星人遗落在地球上的，也可能是地球上出现人类之前，还存在过另外一种高科技文明。当然，同样有些人认为，这块芯片很可能是一个生物化石。

（▲注释：一块依附于该石头上的小薄片，被俄罗斯的专家们判定为是一块芯片。）

在全球半导体行业中，有这么两位技术牛人。

杰克?基尔比（JackKilby）：1923年11月，基尔比在美国密苏里州出生。1947年，24岁的基尔比在伊利诺伊大学获得电子工程学士学位。1950年，基尔比又获得了威斯康星大学的电子工程硕士学位。1958年，基尔比发明出了世界上第一块集成电路。2000年，基尔比等人共同分享了瑞典皇家科学院的诺贝尔物理学奖。2005年，基尔比离世。

罗伯特?诺伊斯（RobertNoyce）：1927年12月，诺伊斯出生于美国爱荷华州。诺伊斯中学毕业后，便考入格林纳尔学院，同时学习数学、物理两个专业。1953年，26岁的诺伊斯获得麻省理工学院的物理学博士学位。之后，诺伊斯在费尔科公司工作了3年。1956年，诺伊斯追随当时业界中的一位传奇人物，即“晶体管之父”肖克利博士，意图跟着肖克利博士干出一番大事业。1957年，诺伊斯与戈登?摩尔等八个青年才俊共同决定与肖克利博士分道扬镳，并自立门户，进而联合创办了仙童半导体。1968年，诺伊斯与摩尔等人又联合创办了英特尔。1990年6月，诺伊斯在水中游泳时因突发心脏病去世。

人类现在用的这些芯片，仍然是由人类发明出来的。

基尔比的父亲是位电气工程师，并担任过堪萨斯电力公司的总裁，基尔比也因此从小就对电气设备产生了浓厚的兴趣。在世人们看来，基尔比的确是个典型的理工男。基尔比身高一米八九，有着一张和善的脸和一头地中海式的卷发，与人说话时的语速慢得出奇。然而，基尔比的动手能力却可谓为一流。而且，基尔比始从始至终乐意被人们当作一名工程师来对待，且对自己的动手能力向来颇有自信。

1958年，基尔比34岁，正式加入德州仪器中工作。当时美苏冷战进入第一次高潮期。1957年，世界上第一颗人造卫星被苏联航天机构成功地送上了预定轨道，美国内舆论一片哗然，美国当局以及美国军方部门对此倍感压力。当时美国军方本已与德州仪器建立起合作关系，美国军方要求德州仪器研制出小型化的计算机设备。换言之，德州仪器聘用基尔比，就是想让基尔比参与到德州仪器正在全力推进的，旨在让计算机设备小型化的项目中来。可是，基尔比对此几乎没有什么兴趣。基尔比倒是觉得，与其按德州仪器计划的那样把所有的成品元件整合到一起，倒不如一开始就把这些元件集成到一块芯片上。如此便可避免各元件间连接显得很是复杂。基尔比为了验证自己的这一设想，便利用德州仪器其他员工们外出度假之机，独自呆在半导体实验室中就此展开研究。

（▲注释：世界上第一块集成电路。）

基尔比通过两个多月的努力，到1958年9月12日，基尔比完全以手工的方式，发明出了全球第一块集成电路样品。先前有人这样描述之：“基尔比用全手工的方式完成了自己——当然也是人类历史上第一块集成电路样品，有半英寸长，由做在一块锗片上的两个电路组成。随后，基尔比向他的同事们展示了这个样品。当他紧张地检查好连接，推上开关，一条浅绿色的模型线横穿示波器的屏幕，画出一条完美的正弦波形，实验成功了！基尔比的成功很大程度上仰仗着他堪比外科医生的过人手艺，手工将元件用细金属线与芯片连接起来，但距离能在工厂流水线上进行实用化生产还有相当的距离。”

前面说了基尔比和他发明了全球第一块集成电路，后面自然还要说到诺伊斯。诺伊斯从小在美国中西部一个普普通通的乡村成长，没有显赫的家庭背景，完全凭借着自己的勤奋与聪慧，在世界半导体行业中创出了一番大事业。世界IT业界中流行着这样一种说法：“集成电路芯片的发明专利是由两个人共同持有的，一个是基尔比，另外一个人就是在IT界中名气响当当的诺伊斯。”

诺伊斯与摩尔等人于1957年创立仙童半导体后不久，仙童半导体跟德州仪器一样，亦试图找出让计算机设备小型化的方法。于是，诺伊斯为首的研究团队便不得不攻克大量的难题。其中最为关键的一个技术难点在于，“电路中电线越多，电子脉冲就绕得越远，而人们无法使脉冲快过光速，那么人们制造快速计算机的最佳方案是通过缩小电路板的方式以减少脉冲穿行距离”，诺伊斯的团队为解决这一世界性的技术难题用了两年多的时间。1959年7月，诺伊斯研发出一种二氧化硅的扩散技术和PN结的隔离技术，并创造性地在氧化膜上制出铝条连线，让元件与导线合为一体，开发出了半导体芯片的平面制作工艺，为工业化量产奠定了坚实的基础。由于硅的商业前景远胜于锗，所以诺伊斯一直把自己的目光锁定在硅芯片上。

1966年，富兰克林学会同时向基尔比和诺伊斯授予了巴兰丁奖章。基尔比享有“第一块集成电路的发明家”称号，诺伊斯则被世人誉为“提出适用于工业化量产集成电路理论的人”。1969年，基尔比获得“集成电路的发明专利”，诺伊斯获得“关键的内部连接技术专利”。

后来，仙童半导体最终走向分崩离析，主要原因之一是研发团队与投资方之间的矛盾不断激化。仙童半导体的八个创始人只好各奔前程，而其中，诺伊斯、摩尔与格鲁夫于1968年联合创立了英特尔。先前，英特尔的主要业务集中于存储器。1969年4月，来自日本的计算机厂商Busicom与英特尔开展业务合作，由英特尔为Busicom的五款计算器开发相应的专用处理器。1971年，英特尔历尽艰辛，终于研制出了世界上第一块微处理器芯片——Intel4004。1972年，英特尔向全球市场推出了新一款处理器芯片——Intel8008。1974年，英特尔再向全球市场推出了一款性能比Intel8008更好的芯片——Intel8080。从那以后，全世界的人们正式进入到微型计算机与个人电脑时代。电子计算机的体积比过去大大缩小，价格持续走低，性能一直大幅地提升，人们生活和工作的方式也由此发生了革命性的改变。

1969年4月，日本的计算器制造商Busicom公司找到英特尔，希望他们为其即将推出的五款计算器开发专用处理器。此前，英特尔公司的主要业务还只集中在存储器领域，而这次他们必须同时研发只读存储器、随机访问存储器和输出设备芯片等三个核心元件。“为什么不把它们都集成在一起呢？”负责这个项目设计工作的马西里安·霍夫提出了这个在当时看来非常惊人的构想。起初，公司管理层对霍夫的建议并不太感兴趣，因为在此之前还从来没有人这么干过，是否可行还是个未知数。但霍夫等人最终用他们的实际行动说服管理层支持了他们的想法。就这样，世界上第一块集成电路芯片——Intel4004正式进入研发阶段。当时的Intel4004集成了2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米，它能够处理4位的数据，每秒运算6万次，成本不到100美元。到了1971年，随着计算器领域的竞争日益激烈，当英特尔彻底完成Intel4004芯片的设计和样品生产之后，Busicom公司要求英特尔降低供货价格。反复权衡之后，英特尔同意了。但作为交换条件，英特尔公司要求Busicom公司允许英特尔在除计算器芯片市场之外的其他市场上自由出售该款芯片。新协议虽然在表面上使英特尔公司的利润大幅下降，但却给公司向其他前景广阔的应用领域进军开辟了道路。就在英特尔公司踌躇满志地向市场推出Intel4004之时，市场对这款标新立异的产品却反应冷淡。因为作为一款计算机用微处理器，原本为计算器量身打造的Intel4004的数据处理能力实在是太有限了。为此，英特尔公司在加紧研制新产品的同时，加大了宣传和营销力度。1972年，英特尔公司推出了Intel4004的后续产品——Intel8008芯片。与4004相比，8008芯片的频率提到200KHz，晶体管集成总数达到3500个，而且Intel8008是真正意义上的8位芯片，这让8008更具实用价值。虽然Intel8008已经是一款具有完整结构的微处理器，但它的稳定性和可靠性还有待提高。于是，英特尔公司在1974年推出了8008芯片的升级版——Intel8080芯片。毫无疑问，这是一款划时代的芯片产品，其性能是8008的十倍，每秒能执行29万条指令。Intel8080的推出宣告了一个新时代——微型计算机和个人电脑时代的到来。

综上可知：人类不必一味去想象外星人的科技多么多么先进……

ARM架构是什么高通三星都依赖它，高通在芯片领域是做什么的

很高兴回答这个问题，我是老毛聊科技，首先来聊聊现在当下最主流的x86架构跟arm架构吧，此外还有MIPS（龙芯）、PowerPC等很多小众架构。

首先来说说x86吧，目前的电脑绝大多数都是Intel的X86架构，貌似因为这个，INTER独霸电脑市场，无人可撼的地位。X86架构（TheX86architecture）是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个INTER通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。具体有CPU.GPU.南桥.北桥.硬盘.声卡.网卡等，其中CPU相当于他们的大脑。

ARM架构过去称作进阶精简指令集机器，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域。

两者看似是竞争关系，但其实基本上是各负责各自的区域。X86是PC里的，而ARM一直是移动端的。

至于你说话的高通三星依赖ARM架构，首先要明确一点，其实不管是高通还是三星即使是自研架构，也是基于ARM公版架构修改而来，并不是真正的完全自研，因为安卓系统是基于ARM架构来的，真正的自研架构脱离了ARM，估计安卓系统也用不了了，得重新开发一套系统，这是不太可能的事情。

我们现在手机的芯片，基本以高通为主。因为高通芯片的综合性能都还是还可以的。这个对我们中国来说也是被卡脖子的因素之一，所以国家大力发展自研芯片，但是万变不离其宗，依然是ARM架构的，这个没有办法改变。

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芯片与晶片有啥区别

区别是：

1、原材料构造不同：晶片为LED的主要原材料，晶片可以自由发光；芯片是一种固态的半导体器件，就是一个P-N结，它可以直接把电转化为光。

2、组成不同：晶片的组成：要有砷、铝、镓、铟、磷、氮、锶这几种元素中的若干种组成；芯片的组成：由金垫、P极、N极、PN结、背金层构成（双pad芯片无背金层）组成。

3、分类不同：晶片可以按照发光亮度、组成元素进行分类；芯片可以按照用途、颜色、形状、大小进行不同的分类。