Från konsumentklass till flyg- och rymdkvalitet, vad är skillnaden mellan chips?

Gradedelningen av chips är faktiskt uppdelningen av hårdheten i chipapplikationsmiljön. Våra vanliga chips är vanligtvis indelade i fyra kategorier, civil kvalitet (konsumentkvalitet), industriell kvalitet, fordonskvalitet och militär kvalitet (flygkvalitet). För närvarande är det högsta specifikationschipet vi kan komma åt bilspecifikationschippet. Jämfört med chips av konsumentkvalitet kan bilchips motstå mer extrema temperaturer och användningsmiljöer.

Eftersom militär- och bilchips är så kraftfulla, skulle det inte räcka att få alla chips att uppfylla standarderna för högklassiga chips så mycket som möjligt?

Chipgradering är inte så enkelt. Det involverar faktiskt hela processen med kretsdesign, tillverkningsprocess och slutlig förpackning och testning av chips. Chips av hög standard kanske inte är lämpliga för andra nivåer av miljöer. Först och främst innebär marker med högre specifikationer ofta högre priser, och att betala för omöjliga tillämpningsscenarier kommer att minska kostnadseffektiviteten för chips. Dessutom är det inte så att ju högre chipnivå, desto snabbare är bearbetningshastigheten. Ibland kommer chipet att offra en del av prestandan för att inte krascha inför speciella applikationsscenarier.

Redundansdesign är helt enkelt att öka tillförlitligheten hos chippet i utbyte mot ökad resursinvestering.

Förekomsten av redundanta kretsar i chippet är inte ett slöseri, eftersom chipet måste vara fullt förberett när det står inför okända uppgifter för att minska möjligheten till stillestånd under speciella omständigheter. Chipdesignexperter förklarar den redundanta kretsen: "Vi kan skräddarsy systemet så att det har tillräckligt med buffring mellan processorn och minnet så att även om minnet laddas maximalt och det finns maximalt transaktionsflöde mellan processorn och minnesfördröjningen, då processorn kan täcka många transaktionsfrågor". Vissa redundanta cachar kan förhindra krascher när minnet svämmar över vid bearbetning av storskaliga parallella uppgifter. Dessutom kan samma effekt även uppnås för minnesredundansdesign.

Att designa redundanta kretsar är naturligtvis inte en enkel kopiering och inklistring. Till exempel kan chipfabriken öka bearbetningskapacitetsmarginalen i vissa bearbetningsprocesser, såsom det redundanta minnet och cachen som nämns ovan, vilket kan tillåta chippet att hantera bufferttidsproblem och eventuella ändringar i tid; Redundans kan också vara valfritt. En mogen IP-kärna, även om det inte nödvändigtvis är den snabbaste beräkningshastigheten, kan maximera tillförlitligheten; Redundans kan också tillåta processorn att anta en stabil strategi snarare än en effektiv strategi vid beräkning av vissa algoritmer, så mycket som möjligt Undvik skadan som orsakas av beräkningsfel.

I allmänhet är redundans inte överflödig. Ingenjörer inom området för autonom körning i branschen har påpekat: "Många aspekter av designen är tumregler. De kan begära 30% marginal för att tillhandahålla en tidsbuffert. Detta kan hantera onormala förhållanden som uppstår i den fysiska designen. Denna marginal är inte på något sätt ett slöseri, mer som försäkring för fysisk design eller processkritiska frågor."

Innan en bit monokristallint kisel äntligen blir ett chip för oss att använda, måste det gå igenom design, tillverkning, förpackning, testning och andra länkar. Ett av huvudsyften med förpackningen är att skydda den ömtåliga formen inuti från den yttre miljön.

Ta flygchips som ett exempel. Vanliga chips av konsumentkvalitet kan uppnå tillräckligt skydd genom att använda plastförpackningar, medan chips av flyg- och rymdkvalitet ofta förpackas i keramik eller metall, och förpackningen är också pläterad med ett lager av mässing för att isolera kosmiska strålar och högtemperaturmiljöer. För att minska de sekundära effekterna av strålning fylls även en speciell gas på under förpackningen.

För närvarande är bilspecifikationsnivån det högsta specifikationschipet som konsumenterna kan se. Att döma av kraven i fordonsbestämmelserna måste dess driftstemperatur nå -40 grader till 125 grader, och den måste också vara blixtsäker, fuktsäker och stötsäker. Därför måste bilspån ofta ta hänsyn till värmeavledning och förseglingsproblem vid förpackning. För närvarande är de flesta bilchips förpackade i SIP. De flesta moduler som kräver hög beräkningsstabilitet är integrerade tillsammans för förpackningsskydd. Samtidigt minskar kommunikationsavståndet mellan olika moduler, och möjligheten att påverkas vid dataöverföring minskar.

Faktum är att, oavsett om det är ett chip av industriell kvalitet, fordonsklass eller militär flyg- och rymdkvalitet, efter flera förberedelser i det tidiga skedet måste strikt urval och testning utföras i slutet. Spån av varje kvalitet tillverkas inte av chiptillverkare och är självförseglade, och kvaliteterna måste bestämmas efter godkännande av relevanta inhemska avdelningar.

För närvarande är chips grovt uppdelade i fyra kvaliteter, konsumentkvalitet, industrikvalitet, fordonskvalitet och militär (flyg-)klass. Chips av olika kvaliteter och specifikationer har olika krav från design till förpacknings- och teststadier, och användningsscenarierna är också ganska olika. I allmänhet gäller att ju högre specifikationer chipet har, desto mer chipredundansdesign, desto tätare är paketet och desto mer komplicerad och strikt testprocess.