Каква е разликата между чиповете от потребителски до аерокосмически?

Разделението на степента на чиповете всъщност е разделението на суровостта на средата за приложение на чипове. Нашите общи чипове обикновено се разделят на четири категории, граждански клас (потребителски клас), промишлен клас, автомобилен клас и военен клас (аерокосмически клас). В момента чипът с най-висока спецификация, до който имаме достъп, е чипът със спецификация на автомобила. В сравнение с чиповете от потребителски клас, чиповете от автомобилен клас могат да издържат на по-екстремни температури и среди на употреба.

Тъй като чиповете от военен и автомобилен клас са толкова мощни, няма ли да е достатъчно всички чипове да отговарят на стандартите за висококачествени чипове, доколкото е възможно?

Класирането на чипове не е толкова просто. Това всъщност включва целия процес на проектиране на верига, производствен процес и окончателно опаковане и тестване на чипове. Чиповете с висок стандарт може да не са подходящи за други нива на среда. На първо място, чиповете с по-високи спецификации често означават по-високи цени и плащането за невъзможни сценарии на приложение ще намали рентабилността на чиповете. Освен това не е така, че колкото по-високо е нивото на чипа, толкова по-висока е скоростта на обработка. Понякога чипът ще пожертва част от производителността, за да не се срине при специални сценарии на приложение.

Най-просто казано, дизайнът на излишъка е да увеличи надеждността на чипа в замяна на увеличаване на инвестициите в ресурси.

Съществуването на резервни вериги в чипа не е загуба, тъй като чипът трябва да бъде напълно подготвен, когато е изправен пред неизвестни задачи, за да се намали възможността от прекъсване при специални обстоятелства. Експертите по дизайн на чипове обясняват излишната схема: „Можем да приспособим системата да има достатъчно буфериране между процесора и паметта, така че дори ако паметта е натоварена максимално и има максимален поток на транзакции между процесора и латентността на паметта, тогава процесорът може да покрие много транзакционни проблеми". Някои излишни кеш памети могат да предотвратят сривове при препълване на паметта при обработка на широкомащабни паралелни задачи. В допълнение, същият ефект може да се постигне и при дизайна на излишната памет.

Разбира се, проектирането на резервни вериги не е просто копиране и поставяне. Например, фабриката за чипове може да увеличи маржа на капацитета за обработка в някои процеси на обработка, като излишната памет и кеша, споменати по-горе, което може да позволи на чипа да се справи с проблемите с времето на буфера и възможните промени своевременно; излишъкът също може да бъде незадължителен. Зрялото IP ядро, въпреки че не е непременно най-бързата изчислителна скорост, може да увеличи надеждността; излишъкът може също така да позволи на процесора да приеме стабилна стратегия, а не ефективна стратегия при изчисляване на определени алгоритми, доколкото е възможно. Избягвайте вредите, причинени от грешки в изчисленията.

Като цяло излишъкът не е излишен. Инженерите в областта на автономното шофиране в индустрията посочиха: „Много аспекти на дизайна са обикновени правила. Те могат да поискат 30% марж, за да осигурят времеви буфер. Това може да се справи с необичайни условия, срещани във физическия дизайн. Този марж в никакъв случай не е загуба, по-скоро като застраховка за критични проблеми с физическия дизайн или процес."

Преди едно парче монокристален силиций най-накрая да се превърне в чип, който да използваме, той трябва да премине през проектиране, производство, опаковане, тестване и други връзки. Една от основните цели на опаковката е да защити крехката матрица вътре от външната среда.

Вземете за пример чипове от аерокосмически клас. Обикновените чипове от потребителски клас могат да постигнат достатъчна защита чрез използване на пластмасови опаковки, докато чиповете от аерокосмически клас често са опаковани в керамика или метали, а опаковката също е покрита със слой от месинг за изолиране на космически лъчи и среда с висока температура. За да се намалят вторичните ефекти, причинени от радиацията, по време на опаковането се зарежда и специален газ.

В момента нивото на спецификация на автомобила е чипът с най-висока спецификация, който потребителите могат да видят. Съдейки по изискванията на разпоредбите за превозни средства, работната му температура трябва да достигне -40 градуса до 125 градуса и също така трябва да е устойчив на мълния, влага и удар. Следователно чиповете от автомобилен клас често трябва да вземат предвид проблемите с разсейването на топлината и уплътняването при опаковането. В момента повечето автомобилни чипове са опаковани в SIP. Повечето от модулите, които изискват висока изчислителна стабилност, са интегрирани заедно за защита на опаковката. В същото време се намалява комуникационното разстояние между различните модули и се намалява възможността да бъдат засегнати по време на предаване на данни.

Всъщност, независимо дали става дума за промишлен клас, автомобилен клас или военен аерокосмически чип, след множество кръгове на подготовка в ранния етап, накрая трябва да се извърши строг подбор и тестване. Чиповете от всеки клас не се произвеждат от производители на чипове и са самозапечатани, а класовете трябва да бъдат определени след одобрение от съответните местни отдели.

Понастоящем чиповете са грубо разделени на четири степени, потребителска, промишлена, автомобилна и военна (космическа). Чиповете с различни степени и спецификации имат различни изисквания от дизайна до опаковането и етапите на тестване, а сценариите за използване също са доста различни. Като цяло, колкото по-високи са спецификациите на чипа, толкова по-голям е дизайнът на чипа, толкова по-стегнат е пакетът и толкова по-сложен и строг е процесът на тестване.