Des del grau de consum fins al grau aeroespacial, quina diferència hi ha entre els xips?

La divisió de grau dels xips és en realitat la divisió de la duresa de l'entorn d'aplicació de xips. Els nostres xips comuns solen dividir-se en quatre categories, grau civil (gratuït per al consumidor), grau industrial, grau automotriu i grau militar (grau aeroespacial). Actualment, el xip d'especificació més alta al qual podem accedir és el xip d'especificació del cotxe. En comparació amb els xips de qualitat de consum, els xips de qualitat d'automoció poden suportar temperatures i entorns d'ús més extrems.

Atès que els xips de qualitat militar i de cotxe són tan potents, no n'hi hauria prou per fer que tots els xips compleixin els estàndards dels xips d'alta qualitat tant com sigui possible?

La classificació de xip no és tan senzilla. En realitat, implica tot el procés de disseny de circuits, procés de fabricació i embalatge final i prova de xips. És possible que els xips d'alt estàndard no siguin adequats per a altres nivells d'entorns. En primer lloc, els xips amb especificacions més altes solen significar preus més elevats, i pagar per escenaris d'aplicació impossibles reduirà la rendibilitat dels xips. A més, no és que com més alt sigui el nivell de xip, més ràpida serà la velocitat de processament. De vegades, el xip sacrificarà part del rendiment per no fallar davant d'escenaris d'aplicació especials.

Simplement parlant, el disseny de redundància és augmentar la fiabilitat del xip a canvi d'augmentar la inversió en recursos.

L'existència de circuits redundants al xip no és un malbaratament, perquè el xip ha d'estar totalment preparat davant tasques desconegudes per reduir la possibilitat d'inactivitat en circumstàncies especials. Els experts en disseny de xips expliquen els circuits redundants: "Podem adaptar el sistema perquè tingui prou memòria intermèdia entre el processador i la memòria de manera que, fins i tot si la memòria es carregui al màxim i hi hagi un flux màxim de transaccions entre el processador i la latència de memòria, aleshores el processador pot cobrir molts problemes transaccionals". Algunes memòria cau redundant poden evitar bloquejos quan la memòria es desborda quan es processen tasques paral·leles a gran escala. A més, també es pot aconseguir el mateix efecte per al disseny de redundància de memòria.

Per descomptat, dissenyar circuits redundants no és una simple copia i enganxa. Per exemple, la fàbrica de xips pot augmentar el marge de capacitat de processament en alguns processos de processament, com ara la memòria redundant i la memòria cau esmentades anteriorment, la qual cosa pot permetre que el xip abordi els problemes de temps de la memòria intermèdia i els possibles canvis de manera oportuna; la redundància també pot ser opcional Un nucli IP madur, tot i que no és necessàriament la velocitat informàtica més ràpida, pot maximitzar la fiabilitat; La redundància també pot permetre que el processador adopti una estratègia estable en lloc d'una estratègia eficient a l'hora de calcular determinats algorismes, tant com sigui possible evitar el dany causat per errors de càlcul.

En general, la redundància no és redundant. Els enginyers de l'àmbit de la conducció autònoma de la indústria han assenyalat: "Molts aspectes del disseny són regles generals. Poden demanar un marge del 30% per proporcionar un amortidor de temps. Això pot gestionar condicions anormals que es troben en el disseny físic. Aquest marge no és en cap cas un malbaratament, més aviat com una assegurança per a problemes crítics de disseny físic o de procés".

Abans que un tros de silici monocristal·lí es converteixi finalment en un xip per utilitzar-lo, ha de passar pel disseny, la fabricació, l'embalatge, les proves i altres enllaços. Un dels propòsits principals dels envasos és protegir la matriu fràgil de l'interior de l'entorn extern.

Prengui xips de grau aeroespacial com a exemple. Els xips de grau de consum normals poden aconseguir una protecció suficient mitjançant l'ús d'envasos de plàstic, mentre que els xips de grau aeroespacial sovint s'envasen en ceràmica o metalls, i el paquet també està xapat amb una capa de llautó per aïllar els raigs còsmics i els ambients d'alta temperatura. Per tal de reduir els efectes secundaris causats per la radiació, també s'omple un gas especial durant l'envasat.

Actualment, el nivell d'especificació del cotxe és el xip d'especificació més alt que poden veure els consumidors. A jutjar pels requisits de la normativa de vehicles, la seva temperatura de funcionament ha d'arribar a -40 graus a 125 graus , i també ha de ser resistent als llamps, a la humitat i als cops. Per tant, els xips de qualitat de cotxe sovint han de tenir en compte els problemes de dissipació de calor i segellat a l'hora d'envasar. Actualment, la majoria de xips d'automoció estan empaquetats en SIP. La majoria dels mòduls que requereixen una alta estabilitat informàtica s'integren junts per protegir els envasos. Al mateix temps, es redueix la distància de comunicació entre els diferents mòduls i es redueix la possibilitat de ser afectat durant la transmissió de dades.

De fet, tant si es tracta d'un xip de grau industrial, d'automoció o de grau aeroespacial militar, després de diverses rondes de preparació en la fase inicial, al final s'ha de dur a terme una selecció i proves estrictes. Els xips de cada grau no són produïts pels fabricants de xips i estan autosegellats, i els graus s'han de determinar després de l'aprovació dels departaments nacionals corresponents.

Actualment, els xips es divideixen aproximadament en quatre graus, grau de consum, grau industrial, grau d'automòbil i grau militar (aeroespacial). Els xips de diferents graus i especificacions tenen requisits diferents, des del disseny fins a les etapes d'embalatge i prova, i els escenaris d'ús també són força diferents. En general, com més altes siguin les especificacions del xip, més disseny de redundància del xip, més ajustat és el paquet i més complicat i estricte és el procés de prova.