Яка різниця між чіпами від споживчого до аерокосмічного класу?

Поділ чіпів на класи насправді є поділом жорсткості середовища застосування чіпів. Наші звичайні чіпи зазвичай діляться на чотири категорії: цивільний (споживчий), промисловий, автомобільний і військовий (аерокосмічний). Наразі чіп із найвищими специфікаціями, до якого ми можемо отримати доступ, — це чіп зі специфікаціями автомобіля. Порівняно з чіпами споживчого класу чіпи автомобільного класу можуть витримувати більш екстремальні температури та умови використання.

Оскільки чіпи військового та автомобільного класу такі потужні, чи не було б достатньо, щоб усі чіпи максимально відповідали стандартам високоякісних чіпів?

Класифікація стружки не така проста. Фактично це включає в себе весь процес проектування схеми, виробничий процес, остаточне пакування та тестування мікросхем. Мікросхеми високого стандарту можуть не підходити для інших рівнів середовища. Перш за все, мікросхеми з вищими характеристиками часто означають вищі ціни, а оплата за неможливі сценарії застосування знизить економічну ефективність мікросхем. Крім того, справа не в тому, що чим вищий рівень чіпа, тим вище швидкість обробки. Іноді чіп жертвує частиною продуктивності, щоб не вийти з ладу під час спеціальних сценаріїв застосування.

Простіше кажучи, резервна конструкція полягає в підвищенні надійності чіпа в обмін на збільшення інвестицій ресурсів.

Наявність резервних ланцюгів у чіпі не є марною тратою, оскільки чіп має бути повністю підготовлений до виконання невідомих завдань, щоб зменшити ймовірність простою за особливих обставин. Фахівці з дизайну чіпів пояснюють резервну схему: «Ми можемо налаштувати систему так, щоб мати достатню буферність між процесором і пам’яттю, щоб навіть якщо пам’ять завантажена до максимуму і існує максимальний потік транзакцій між процесором і пам’яттю, то процесор може покривати багато транзакційних питань». Деякі надлишкові кеші можуть запобігти збоям у разі переповнення пам’яті під час обробки великомасштабних паралельних завдань. Крім того, такого ж ефекту можна досягти для дизайну резервування пам’яті.

Звичайно, проектування резервних схем не є простим копіюванням і вставленням. Наприклад, фабрика чіпів може збільшити запас обробної потужності в деяких процесах обробки, таких як надлишкова пам’ять і кеш-пам’ять, згадані вище, що може дозволити чіпу своєчасно впоратися з проблемами синхронізації буфера та можливими змінами; резервування також може бути необов’язковим. Зріле IP-ядро, хоча воно не обов’язково має найвищу швидкість обчислення, може максимізувати надійність; Надмірність також може дозволити процесору прийняти стабільну стратегію, а не ефективну стратегію під час обчислення певних алгоритмів, наскільки це можливо. Уникайте шкоди, спричиненої помилками обчислень.

Загалом, надмірність не є надмірною. Інженери в галузі автономного водіння в галузі зазначили: «Багато аспектів дизайну є емпіричними правилами. Вони можуть вимагати 30% запасу, щоб забезпечити буфер часу. Це може впоратися з ненормальними умовами, що виникають у фізичному проекті. Ця маржа ні в якому разі не є марною тратою, а більше схожа на страхування фізичного проектування або критичних проблем процесу».

Перш ніж шматок монокристалічного кремнію нарешті стане мікросхемою для використання, він має пройти через проектування, виробництво, упаковку, тестування та інші зв’язки. Одна з головних цілей упаковки — захист крихкої матриці всередині від зовнішнього середовища.

Візьміть як приклад чіпи аерокосмічного класу. Звичайні чіпи споживчого класу можуть забезпечити достатній захист за допомогою пластикових упаковок, тоді як чіпи аерокосмічного класу часто упаковують у кераміку або метал, а упаковку також покривають шаром латуні для ізоляції космічних променів і високотемпературного середовища. Щоб зменшити вторинні ефекти, викликані радіацією, під час упаковки також заповнюється спеціальний газ.

На даний момент рівень специфікації автомобіля є найвищою специфікацією мікросхеми, яку можуть бачити споживачі. Судячи з вимог інструкцій щодо транспортних засобів, його робоча температура повинна становити від -40 градусів до 125 градусів, а також він має бути грозозахищеним, вологостійким і ударостійким. Тому при упаковці чіпів автомобільного класу часто доводиться враховувати питання розсіювання тепла та герметичності. В даний час більшість автомобільних чіпів упаковані в SIP. Більшість модулів, які потребують високої обчислювальної стабільності, інтегровані разом для захисту упаковки. При цьому зменшується відстань зв'язку між різними модулями, а також зменшується ймовірність впливу під час передачі даних.

Насправді, незалежно від того, чи це чіп промислового, автомобільного чи військового аерокосмічного класу, після кількох раундів підготовки на ранній стадії, суворий відбір і тестування повинні бути проведені в кінці. Чіпи кожного класу не виробляються виробниками мікросхем і є самозапечатаними, а класи мають бути визначені після схвалення відповідними місцевими департаментами.

На даний момент чіпи приблизно поділяються на чотири класи: споживчий, промисловий, автомобільний і військовий (аерокосмічний). Мікросхеми різних класів і специфікацій мають різні вимоги від дизайну до упаковки та етапів тестування, і сценарії використання також досить різні. Загалом, чим вищі технічні характеристики чіпа, тим більший дизайн чіпа з резервуванням, тим щільніший пакет і тим складніший і суворіший процес тестування.