FPGA a ASIC: definicje i różnice

FPGA i ASIC to dwa główne rodzaje najważniejszych technologii układów scalonych stosowanych w układach scalonych. Ale są one wykorzystywane do różnych celów, ponieważ mają różne cechy w wielu aspektach. Jeśli nie rozumiesz różnic między nimi lub używasz ich w niewłaściwym miejscu, możesz ponieść straty.

Na tej stronie przedstawimy, czym jest FPGA i ASIC oraz różnice w charakterystyce i zastosowaniach między nimi, dzięki temu udostępnieniu możesz poznać problem i dowiedzieć się, jak wybrać lepszy dla swojej firmy. Czytajmy dalej!

Dzielenie się jest dbaniem o innych!

Treść

● Co to jest ASIC?

● Co to jest FPGA?

● Jakie są różnice między FPGA a ASIC?

● FAQ

● Wnioski

Co to jest ASIC?

ASIC to skrót od Application-Specific Integrated Circuit. Ponadto, jak sama nazwa wskazuje, jest to chip, który służy celowi, do którego został zaprojektowany i nie pozwala na przeprogramowanie ani modyfikację. Co z kolei oznacza, że ​​po zakończeniu programowania nie może pełnić innej funkcji ani wykonywać innej aplikacji.

Ponieważ Projekt ASIC jest dla określonej funkcji, określa to, w jaki sposób chip otrzymuje swoje programowanie. Sam proces programowania polega na trwałym wciągnięciu wynikowego obwodu w krzem.

Jeśli chodzi o zastosowania, technologia chipów ASIC jest używana w urządzeniach elektronicznych, takich jak laptopy, smartfony i telewizory, aby dać wyobrażenie o zakresie ich zastosowania.

Co to jest FPGA?

Field Programmable Gate Array lub FPGA bezpośrednio konkuruje z technologią chipów ASIC. Ponadto FPGA to w istocie układ scalony, który można zaprogramować i przeprogramować w celu wykonywania wielu funkcji w dowolnym momencie.

Co więcej, pojedynczy chip składa się z tysięcy jednostek zwanych blokami logicznymi, które są połączone programowalnymi połączeniami. The Obwód FPGA powstaje z połączenia kilku konfigurowalnych bloków i ma sztywną konstrukcję wewnętrzną. Podsumowując, układ FPGA jest zasadniczo programowalną wersją układu ASIC.

Ogólnie rzecz biorąc, FPGA zapewnia ogólną funkcjonalność, która umożliwia programowanie zgodnie ze specyfikacjami. Jednak, jak większość rzeczy w życiu, wszechstronność FPGA ma skutki uboczne. W tym przypadku jest to zwiększony koszt, zwiększone opóźnienie wewnętrzne i ograniczona funkcjonalność analogowa.

Wprowadzenie do FPGA

Jakie są różnice między FPGA a ASIC?

W kilku następnych akapitach przedstawię bezpośrednie porównanie układów FPGA i ASIC pod względem zastosowania, opłacalności komercyjnej i aspektów technologicznych. W szczególności są to NRE, przepływ projektu, wydajność i wydajność, koszt, zużycie energii, rozmiar, czas wprowadzenia na rynek, konfiguracja, bariery wejścia, koszt jednostkowy, częstotliwość robocza, projekty analogowe, zastosowania. Należy pamiętać, że obie technologie wyróżniają się w różnych zastosowaniach i kryteriach, i zwykle zależy to od tego, która odpowiada Twoim indywidualnym potrzebom w odniesieniu do wyboru.

NRE

NRE oznacza jednorazowe koszty inżynieryjne. Jak możesz sobie wyobrazić, przy powtarzających się słowach i kosztach w tym samym zdaniu, każda firma jest zaniepokojona, gdy słyszy te dwa słowa. Można więc śmiało powiedzieć, że jest to istotny czynnik decydujący. Co więcej, w przypadku ASIC jest to wyjątkowo wysokie, podczas gdy w przypadku FPGA prawie nie istnieje.

Jednak w wielkim schemacie całkowity koszt staje się coraz niższy, im bardziej znacząca jest wymagana ilość pod względem ASIC. Co więcej, FPGA może kosztować cię ogólnie więcej, ponieważ jego indywidualne koszty są wyższe na jednostkę niż ASIC.

Przepływ projektu

Każdy inżynier i projektant PCB preferuje bardziej bezproblemowy i uproszczony proces projektowania. Tylko dlatego, że to, co robisz, jest złożone, nie oznacza, że ​​chcesz, aby sam proces był skomplikowany. Dlatego, jeśli chodzi o prostotę przepływu projektowego, FPGA jest zdecydowanie mniej skomplikowany niż ASIC.

Wynika to z Elastyczność, wszechstronność FPGA, krótszy czas wprowadzania na rynek oraz fakt, że można go przeprogramować. Natomiast w przypadku ASIC jest bardziej zaangażowany pod względem przepływu projektowania, ponieważ nie można go przeprogramować i wymaga kosztownych, dedykowanych narzędzi EDA do procesu projektowania.

Wydajność i efektywność

Pod względem wydajności układ ASIC nieznacznie przewyższa FPGA, głównie dzięki mniejszemu zużyciu energii i różnym możliwym funkcjom, które można umieścić w jednym układzie. Ponadto układ FPGA ma sztywniejszą strukturę wewnętrzną, podczas gdy układ ASIC umożliwia zaprojektowanie go tak, aby wyróżniał się zużyciem energii lub szybkością.

Koszty:

Nawet przy zwiększonych kosztach NRE uważa się, że ASIC jest bardziej opłacalny, biorąc pod uwagę wszystkie czynniki, w porównaniu do FPGA, które są opłacalne tylko wtedy, gdy są opracowywane w mniejszych ilościach.

Pobór energii

Jak wspomniałem wcześniej, ASIC wymagają mniej energii, a tym samym zapewniają lepszą opcję niż wyższy pobór mocy FPGA. Zwłaszcza w przypadku urządzeń elektronicznych zasilanych bateryjnie.

Rozmiar

Jeśli chodzi o wielkość, jest to kwestia fizyki. W przypadku ASIC jego konstrukcja jest przeznaczona dla jednej funkcjonalności; dlatego składa się z dokładnie takiej liczby bramek, jaka jest wymagana dla żądanego zastosowania. Jednak przy wielofunkcyjności FPGA pojedyncza jednostka będzie znacznie większa ze względu na swoją wewnętrzną strukturę i określony rozmiar, którego nie można zmienić.

Czas na rynek

Tak więc, jak wspomniano wcześniej, FPGA zapewnia szybszy czas wprowadzenia na rynek niż ASIC ze względu na swoją prostotę pod względem przepływu projektowania. Co więcej, ASIC wymaga również układów, procesów zaplecza i zaawansowanej weryfikacji, z których wszystkie są czasochłonne.

systemu

 

Ogólnie rzecz biorąc, najbardziej widoczną różnicą między układami FPGA i ASIC jest programowalność. Dlatego logicznym wnioskiem jest to, że FPGA oferuje więcej opcji pod względem elastyczności. Układy FPGA są nie tylko elastyczne, ale także zapewniają funkcję „hot-swap”, która umożliwia modyfikację nawet podczas użytkowania.

Bariery wejścia

 

Bariery wejścia zasadniczo odnoszą się do trudności w zdobyciu tych technologii i związanych z tym kosztów początkowych. W odniesieniu do ASIC jest to wyjątkowo wysokie ze względu na NRE oraz złożoność konstrukcji i działania. Raporty wskazują, że rozwój ASIC może sięgać milionów, podczas gdy w przypadku FPGA można rozpocząć rozwój za mniej niż kilka kawałków (<5000 USD).

Koszt jednostkowy

 

Chociaż ASIC ma wyższy NRE, jego koszt jednostkowy jest niższy niż koszt FPGA, co czyni je idealnymi do projektów projektowania masowej produkcji.

Częstotliwość pracy

 

Jeśli chodzi o specyfikacje projektowe, FPGA ma ograniczone częstotliwości robocze. Jest to jeden z tych efektów ubocznych jego elastyczności (przeprogramowalności). Jednak dzięki bardziej ukierunkowanemu podejściu ASIC do funkcjonalności, może działać na wyższych częstotliwościach.

Projekty analogowe

Jeśli twoje projekty są analogowe, nie będziesz mógł używać FPGA. Jednak w przypadku ASIC można wykorzystać sprzęt analogowy, taki jak bloki RF (Bluetooth i WiFi), przetworniki analogowo-cyfrowe i inne, aby ułatwić projektowanie analogowe.

 

Aplikacje

 

Przede wszystkim faktem jest, że elastyczność jest mocną stroną FPGA, co sprawia, że ​​idealnie nadaje się do urządzeń i aplikacji wymagających częstych modyfikacji, takich jak projektowanie Regulator DC/DC stosowany do ochrony przeciwprzepięciowej. Jednak ASIC najlepiej nadaje się do bardziej trwałych aplikacji, które nie wymagają modyfikacji. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli projektujesz projekt typu masowej produkcji, ASIC jest bardziej opłacalną drogą, pod warunkiem, że twoje urządzenia nie wymagają konfiguracji ani rekonfiguracji.

Często Zadawane Pytania

1. P: Czy układy FPGA są martwe?

Odp.: FPGA zdecydowanie nie jest ślepą uliczką. Ze względu na ich rekonfigurowalność, tak długo, jak istnieje ASIC, nigdy nie staną się przestarzałe.

2. P: Czy programowanie na FPGA jest trudne?

O: Dostawcy FPGA chwalą się, że ich produkty są idealną alternatywą dla DSP, CPU i GPU – nawet jeśli wszystkie są w jednym urządzeniu – ale dobrze wiadomo, że inżynierom oprogramowania trudno jest je zaprogramować, ponieważ różnią się od tradycyjnych procesorów.

3. P: Co to jest FPGA i dlaczego tak się nazywa?

Odp.: Tak zwana tablica bramek programowalna przez użytkownika (FPGA) wynika z tego, że ich struktura jest bardzo podobna do przestarzałej formy „tablicy bramek” układu scalonego specyficznego dla aplikacji (ASIC).

4. P: Co może zrobić FPGA?

Odp.: Układ FPGA jest szczególnie przydatny do tworzenia prototypów układów scalonych specyficznych dla aplikacji (ASIC) lub procesorów. Układ FPGA można przeprogramować, dopóki projekt układu ASIC lub procesora nie zostanie ukończony i nie będzie żadnych błędów, i rozpocznie się faktyczna produkcja ostatecznego układu ASIC. Intel używa FPGA do prototypowania nowego chipa.

Wnioski

● Jak LTM4641 μModule Regulator skutecznie zapobiega przepięciom?

● Jak zmierzyć odpowiedź przejściową regulatora przełączającego?

● W jaki sposób tyrystorowe obwody łomowe tyrystorowe SCR chronią zasilacze przed przepięciem?

● Kompletny przewodnik po diodach Zenera w 2021 r.

Zostaw wiadomość 

Lista komunikatów