芯片一般是指“集成电路”,当前以移动互联网、三网融合、物联网、云计算、智能电网、新能源汽车为代表的战略性新兴产业快速发展,将成为继计算机、网络通信、消费电子之后,推动集成电路产业发展的新动力。工控领域最主要的芯片是CPU、南北桥、存储芯片,以及下级扩展芯片(包括显卡、网卡、声卡、串口、USB等)。

一、认识芯片

1.中央处理器(central processing unit,简称CPU):

作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。

2.评价CPU的主要参数:

芯片发展概况(芯片的发展)(1)

核心类型:芯片中电路的设计方案。

生产工艺:芯片中集成元件的精度。

核心数量:CPU中央处理器核心的数量。

缓存:集成在CPU中的高速存储器,用于临时存储数据,提高CPU的处理速度,一般分为三级,缓存越大性能越好。

芯片发展概况(芯片的发展)(2)

主频率:CPU内核工作的时钟频率“Clock Speed”,单位是GHz,主频越高处理速度越快。

设计功耗:散热器必须保证处理器TDP最大的时候,处理器温度仍在设计范围之内。

是否集成显示核心:处理器核心和显示核心融合在一起。

3.芯片组:

芯片发展概况(芯片的发展)(3)

芯片组通常指主板上两个主要的芯片:北桥和南桥。如果说中央处理器(CPU)是整个电脑系统的心脏,那么芯片组将是整个身体的躯干。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。

4.芯片组的主要功能:

芯片组一般分为南桥、北桥。其中:南桥芯片提供了对I/O的支持,提供对KBC(键盘控制器)、RTC(实时时钟控制器)、USB(通用串行总线)、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI(高级能源管理)等的支持,以及决定扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量;北桥芯片 提供对CPU类型和主频的支持、系统高速缓存的支持、主板的系统总线频率、内存管理(内存类型、容量和性能)、显卡插槽规格,ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。

二、芯片的发展

1.CPU的发展:

按照其处理信息的字长,CPU可以分为:四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。

2.芯片的发展:

1958年,世界微电子学的历史打开了新篇章;1963年,首次提出CMOS技术,今天,95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺。

1971年,Intel推出1kb动态随机存储器,标志着大规模集成电路出现。Intel公司推出全球第一个微处理器,采用的是MOS工艺,这是里程碑式的发明。1978年,64kb动态随机存储器诞生,标志着超大规模集成电路(VLSI)时代的来临;1993年,66MHz奔腾处理器推出,

到2000年,奔腾4问世,1.5GHz,采用0.18μm工艺,三年后,奔腾4 E系列推出,采用90nm工艺。2007年,基于全新45纳米High-K工艺的intel酷睿2 E7/E8/E9上市。截至目前,3纳米半导体芯片进入量产。

3.中国集成电路发展历史

中国集成电路产业诞生于六十年代,共经历了三个发展阶段:

1965年-1978年,以计算机和军工配套为目标,以开发逻辑电路为主要产 品,初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件;1978年-1990年,主要引进美国二手设备,改善集成电路装备水平,在“治散治乱”的同时,以消费类整机作为配套重点,较好地解决了彩电集成电路的国产化;1990年-2000年,以908工程、909工程为重点,以CAD为突破口,抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设,为信息产业服务,集成电路行业取得了新的发展。

三、芯片行业的现状

集成电路产业是对集成电路产业链各环节市场销售额的总体描述,它不仅仅包含集成电路市场,也包括IP核市场、EDA市场、芯片代工市场、封测市场,甚至延伸至设备、材料市场。

目前集成电路产业不再依赖CPU、存储器等单一器件发展,移动互联、三网融合、多屏互动、智能终端带来了多重市场空间,商业模式不断创新为市场注入新活力。目前中国集成电路产业已具备一定基础,多年来中国集成电路产业所聚集的技术创新活力、市场拓展能力、资源整合动力以及广阔的市场潜力,为产业在未来5年~10年实现快速发展、迈上新的台阶奠定了基础。

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