对于“芯片”，相信很多人都听过，可以说芯片在我们的生活中运用的范围十分广泛，我们的生活也离不开芯片。我们的手机、电脑等等电子产品都会用到各种各样的芯片。但关于“芯片”，可能很多人都没有深入了解过，今天就带大家一起了解一下吧~

什么叫芯片？芯片是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他设备的一部分。芯片英文名称为coreplate。芯片（chip）就是半导体元件产品的统称。是集成电路（IC，integratedcircut）的载体，由晶圆分割而成。硅片是一块很小的硅，内含集成电路，它是电脑或者其他电子设备的一部分。

芯片其实就是一块高度集成的电路板，又叫IC。集成电路实体往往要以芯片的形式存在，依托芯片来发挥它的作用。它是电子设备中最重要的部分，承担着完成运算，处理任务和控制存储的功能。电脑、手机、电视和各种智能电子产品都都离不开芯片。

就像汽车之发动机，汽车性能的好坏主要看发动机。比如说电脑的CPU（中央处理器）其实也是一块芯片，它是一台电脑的运算核心和控制核心。

你看别人玩电脑游戏时溜溜的要飞，而你的电脑一上手就死机，恨不得砸了它，都是因为你的电脑CPU太“low”。手机运行速度的快慢也取决于它的CPU，平均每两年就要换一部手机，就是为了体验它腾飞的速度。

要了解芯片，首先要知悉芯片的类型：芯片分为两大类，传统芯片和智能芯片。传统芯片分别为：CPU，GPU，DSP，FPGA。智能芯片分别为：通用型智能芯片和专用型智能芯片ASIC。

芯片分类的定义是什么？

1、什么是CPU？

CPU被称为中央处理器，是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU的地位就像它的命名为中央处理器那样，当我们通过鼠标、键盘、触屏等方式进行操作电脑上的软件或者文档，cpu就会开始调度各个零部件开始操作。例如我们播放一个视频，CPU接到我们的播放命令后，就会开始调度播放软件的解码器解析视频，命令外放喇叭播放声音，屏幕显示电影画面等等。

CPU负责命令，其他零部件就像一个打工人被支配，不过一部刚刚组装好的电脑并不能直接运行，还需要安装操作系统，还有各种驱动软件，这样才能让CPU充分发挥它的控制功能，把显示的工作分给显示器、播放的工作交给扬声器、打印的工作交给打印机，这都需要驱动软件+CPU的配合才能实现。

2、什么是GPU？

GPU又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，也是"人机对话"的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。

3、什么是DSP？

DSP(Digital Signal Process)即数字信号处理技术，DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。

DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

4、什么是FPGA？

FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA包括CLB(可配置逻辑模块)、IOB(输入输出模块)、内部连线三大部分，具有和传统的可编程器件所不同的结构。FPGA通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现逻辑功能，存储在存储单元中的值决定逻辑单元的逻辑功能以及各逻辑单元模块之间或模块与I/O间的连接方式，并最终决定了FPGA所实现的功能。 

工作原理：FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件。

与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。

FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的连接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。

5、专用型智能芯片ASIC

ASIC是Application Specific Integrated Circuit的英文缩写，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。

ASIC芯片是用于供专门应用的集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)芯片技术，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。ASIC芯片技术发展迅速，ASIC芯片间的转发性能通常可达到1Gbs甚至更高，于是给交换矩阵提供了极好的物质基础。

6、通用型智能芯片

所谓通用芯片，就是普通的集成电路芯片，如美国ATMEL公司的AT24C01两线串行链接协议存储芯片，其出厂时就有两种供货形式，一是封装成集成电路直接提供给最终用户使用，二是以裸芯片的形式提供给IC卡生产厂商封装成IC卡。

裸芯片几乎没有安全性设计，也不完全符合目前IC卡的国际标准，但因其开发使用简单、价格便宜，比较适合于初期的对安全性要求不高的IC卡应用。

了解了芯片的分类及定义，下面我们来聊一聊芯片的应用场景：

1、芯片的主要作用是完成运算，处理任务，芯片是指含有集成电路的硅片，芯片就像人类的大脑一样灵活，可以将电路制造在半导体芯片表面上从而进行运算与处理，将特定的指令和数据输出。

芯片的用途主要用在哪里？芯片无处不在，芯片广泛用于电脑、手机、家电、汽车、高铁、电网、医疗仪器、机器人、工业控制等各种电子产品和系统，芯片在我们的生活里处处可见。

2、芯片在通电之后会产生一个启动指令来传递信号以及传输数据，也可以让家电想智能起来，是高端制造业的是核心基石。但是芯片的制造工艺非常复杂，打造中国芯最关键的还是要适应时代的发展、提升基础材料设备的研究和人才的培养。

3、芯片也叫集成电路，可以理解为把电路小型化微型化的意思。芯片一般分为数字芯片，模拟芯片和数模混合芯片三类，按照用途的分类就更广了。所有的高科技电子设备都离不开芯片，现代化的生活也离不开芯片。

芯片是一切集成电路的核心，芯片的作用主要是指在运算计算的方面，现在所有的电子产品只要关于运算的几乎都是依靠芯片完成。

芯片主要用在通信和网络这样的领域当中。将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路芯片又称薄膜集成电路。另有一种厚膜集成电路是由独立半导体设备和被动组件，集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。

那么芯片的工作原理是什么呢？

芯片的工作原理是将电路制造在半导体芯片表面上从而进行运算与处理的。

芯片是一种集成电路，由大量的晶体管构成。不同的芯片有不同的集成规模，大到几亿；小到几十、几百个晶体管。晶体管有两种状态，开和关，用1、0来表示。多个晶体管产生的多个1与0的信号，这些信号被设定成特定的功能（即指令和数据），来表示或处理字母、数字、颜色和图形等。芯片加电以后，首先产生一个启动指令，来启动芯片，以后就不断接受新指令和数据，来完成功能。

其实芯片跟外界连接的途径只有一种，那就是引脚。而所谓的引脚也不过是两种功能：一种是输入，用来监控外界的状态。无论是外部中断，还是串口接收都是输入的一种特殊状态；一种是输出，用来操控外界无论是串口输，也都只不过是输出的一种特殊形式而已。

芯片的核心，其实是内核。其实内核是就是晶圆，晶圆就是一片硅片，然后在上面刻录凹槽，填充介质，使芯片可以形成千万级或者更多的三极管。

三极管可以工作在截至区，放大区，和饱和区，我们可以使用三极管组成与或非等逻辑门，逻辑门和寄存器组合就可以形成各种各样加法器，触发器，形成各种基本电路。

各种基本电路的组合就可以形成专用电路。

所以 n多三极管->n多各种门->n种基本电路->芯片

集成电路可以做小完全得益于半导体工艺，纯硅是半导体，这意味着导电的能力要比绝缘体好，但不如金属。所以移动电荷数量少是使得硅成为半导体的原因。但是芯片工作却少不了一个秘密武器---掺杂。硅有两种掺杂类型，分别为P型和N型。N型的硅靠电子导电（电子带负电），P型的硅靠空穴导电（有大量带正电的空穴）。

在集成电路中负责开关功能的是晶管体，这是一种电子开关，常见的有MOS管，而MOS管在芯片中就是由N型和P型半导体制成，在P型硅的基底上制造出两个N型硅区域，这两个N型硅区域就是MOS管的Source极、Drain极，然后再在Source、Drain中间区域的上方制造一层二氧化硅，再在二氧化硅上盖一层导体，这层导体就是MOS 管的GATE极。P型材料有大量空穴，只有极少的电子，而空穴带的是正电，所以这部分区域带正电的空穴占主导，有少量带负电的电子，N型区域，就是带负电的电子占主导。

我们以水龙头来类比一下，最右边的是Source，我们叫源极，就是水源流出的地方，中间的是GATE极，就叫栅极，相当于水阀。左边的叫漏极，就是漏水的地方，和水流一样，电子也是从源极流向漏极，然后中间有个阻碍，就是P材料，P材料有大量带正电的空穴，电子碰到空穴就中和了，过不去了。

那怎么办呢？我们可以在栅极加一个正电，把P型材料里带负电的电子吸过来，虽然P型材料中电子不多，但是栅极加一个正电，还是能吸来一些电子，形成一个通道，让电子通过。总结下就是，源极是电子的源头，源源不断的提供电子流向漏极，但能不能通过要听栅极的。栅极就像一个阀门，一个开关，控制着MOS管的打开和关断，这就是MOS管作为电子开关的原理。

电子开关现在都知道了，再看下电阻的实现方式，现在P型硅的基底上制造一块N型区域，再用金属把N型区域的两端引出，这样子N1、N2就是电阻的两端了，所以说分压电路的集成电路就是用金属把我们刚刚讲的MOS管和电阻，按照电路的连接关系在硅片上把它们连接起来。

举一反三，就算是在复杂的电路，它的集成电路实现方式也会类似的，那就是在硅片上制造出电路中所需的各种器件，然后用金属把它们按照设计要求进行连接，这样就可以工作啦~

来源：才智通人