Kakšna je razlika med čipi od potrošniške do vesoljske?

Razdelitev čipov je pravzaprav delitev grobosti okolja uporabe čipov. Naši običajni čipi so običajno razdeljeni v štiri kategorije, civilni razred (potrošniški razred), industrijski razred, avtomobilski razred in vojaški razred (letalski razred). Trenutno je čip z najvišjo specifikacijo, do katerega lahko dostopamo, čip za specifikacijo avtomobila. V primerjavi s čipi potrošniškega razreda lahko čipi avtomobilskega razreda prenesejo ekstremnejše temperature in okolja uporabe.

Ker so vojaški in avtomobilski čipi tako zmogljivi, ali ne bi bilo dovolj, da vsi čipi čim bolj ustrezajo standardom visokokakovostnih čipov?

Razvrščanje čipov ni tako preprosto. Pravzaprav vključuje celoten proces načrtovanja vezja, proizvodnega procesa ter končnega pakiranja in testiranja čipov. Visokostandardni čipi morda niso primerni za druge ravni okolja. Prvič, čipi z višjimi specifikacijami pogosto pomenijo višje cene, plačilo za nemogoče scenarije uporabe pa bo zmanjšalo stroškovno učinkovitost čipov. Poleg tega ne gre za to, da višja kot je raven čipa, večja je hitrost obdelave. Včasih bo čip žrtvoval del zmogljivosti, da se ne bi zrušil ob posebnih scenarijih uporabe.

Preprosto povedano, je zasnova redundance povečati zanesljivost čipa v zameno za večjo naložbo virov.

Obstoj redundantnih vezij v čipu ni odpadek, saj mora biti čip popolnoma pripravljen, ko se sooča z neznanimi nalogami, da se zmanjša možnost izpadov v posebnih okoliščinah. Strokovnjaki za načrtovanje čipov pojasnjujejo redundantno vezje: "Sistem lahko prilagodimo tako, da ima dovolj medpomnilnika med procesorjem in pomnilnikom, tako da tudi če je pomnilnik maksimalno obremenjen in obstaja največji pretok transakcij med procesorjem in pomnilnikom, potem procesor lahko pokrije številna transakcijska vprašanja." Določeni redundantni predpomnilniki lahko preprečijo zrušitve, ko pride do prelivanja pomnilnika pri obdelavi obsežnih vzporednih nalog. Poleg tega je mogoče enak učinek doseči tudi pri načrtovanju redundance pomnilnika.

Seveda načrtovanje redundantnih vezij ni preprosto kopiranje in lepljenje. Na primer, tovarna čipov lahko poveča rezervo zmogljivosti obdelave v nekaterih procesih obdelave, kot sta zgoraj omenjeni redundantni pomnilnik in predpomnilnik, kar lahko omogoči čipu, da se pravočasno spoprime s težavami s časovnim vmesnim pomnilnikom in morebitnimi spremembami; redundanca je lahko tudi neobvezna Zrelo jedro IP, čeprav ni nujno najhitrejša računalniška hitrost, lahko poveča zanesljivost; Redundanca lahko tudi omogoči procesorju, da sprejme stabilno strategijo namesto učinkovite strategije pri računanju določenih algoritmov, kolikor je to mogoče. Izogibajte se škodi, ki jo povzročijo računske napake.

Na splošno redundanca ni odveč. Inženirji na področju avtonomne vožnje v industriji so poudarili: "Številni vidiki zasnove so preprosta pravila. Zahtevajo lahko 30-odstotno rezervo, da zagotovijo časovni vmesni pomnilnik. To lahko prenese nenormalne pogoje, ki se pojavijo pri fizični zasnovi. Ta marža nikakor ni izguba, bolj kot zavarovanje za fizično načrtovanje ali kritična vprašanja."

Preden kos monokristalnega silicija končno postane čip, ki ga lahko uporabimo, mora iti skozi načrtovanje, proizvodnjo, pakiranje, testiranje in druge povezave. Eden od glavnih namenov embalaže je zaščita krhke matrice v notranjosti pred zunanjim okoljem.

Vzemimo za primer čipe za vesoljsko uporabo. Običajni potrošniški čipi lahko dosežejo zadostno zaščito z uporabo plastičnih embalaže, medtem ko so čipi za vesoljsko uporabo pogosto pakirani v keramiko ali kovine, embalaža pa je prevlečena tudi s plastjo medenine za izolacijo kozmičnih žarkov in visokotemperaturnih okolij. Da bi zmanjšali sekundarne učinke, ki jih povzroča sevanje, se med pakiranjem polni tudi poseben plin.

Trenutno je raven specifikacije avtomobila čip z najvišjo specifikacijo, ki ga potrošniki lahko vidijo. Sodeč po zahtevah predpisov o vozilih mora biti njegova delovna temperatura od -40 stopinj do 125 stopinj, poleg tega pa mora biti odporen na strelo, vlago in udarce. Zato je treba pri pakiranju čipov za avtomobile pogosto upoštevati težave z odvajanjem toplote in tesnjenjem. Trenutno je večina avtomobilskih čipov pakiranih v SIP. Večina modulov, ki zahtevajo visoko računalniško stabilnost, je integrirana skupaj za zaščito embalaže. Hkrati se zmanjša komunikacijska razdalja med različnimi moduli, zmanjša pa se tudi možnost, da bi bili prizadeti med prenosom podatkov.

Dejansko je treba po več krogih priprave v zgodnji fazi, ne glede na to, ali gre za industrijski, avtomobilski ali vojaški čip za vesoljsko uporabo, na koncu izvesti strog izbor in testiranje. Čipov vsake stopnje ne proizvajajo proizvajalci čipov in so samozatesnjeni, stopnje pa je treba določiti po odobritvi ustreznih domačih oddelkov.

Trenutno so čipi v grobem razdeljeni na štiri razrede, potrošniški, industrijski, avtomobilski in vojaški (vesoljski). Čipi različnih stopenj in specifikacij imajo različne zahteve od zasnove do pakiranja in faz testiranja, precej različni pa so tudi scenariji uporabe. Na splošno velja, da višje kot so specifikacije čipa, večja je zasnova redundance čipa, tesnejši je paket ter bolj zapleten in strog je postopek testiranja.