FPGA vs. ASIC: Definíciók és különbségek

Az FPGA és az ASIC az integrált áramkörökben használt legfontosabb chiptechnológiák két fő típusa. De különböző célokra használják őket, mivel sok szempontból eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. Ha nem világos a köztük lévő különbségekben, vagy rossz helyen használja őket, veszteségeket szenvedhet.

Ezen az oldalon bemutatjuk, mi az FPGA és az ASIC, valamint a köztük lévő jellemzők és alkalmazások különbségei, ezen a megosztáson keresztül megtudhatja a problémát, és megtanulhatja, hogyan válassza ki a vállalkozása számára jobbat. Olvassunk tovább!

A megosztás törődés!

Tartalom

● Mi az ASIC?

● Mi az FPGA?

● Mi a különbség az FPGA és az ASIC között?

● FAQ

● Következtetés

Mi az ASIC?

Az ASIC az alkalmazás-specifikus integrált áramkör rövidítése. Továbbá, ahogy a neve is sugallja, ez egy chip, amely azt a célt szolgálja, amelyre tervezték, és nem teszi lehetővé az újraprogramozást vagy a módosítást. Ami viszont azt jelenti, hogy a programozás befejeztével nem tud más funkciót végrehajtani vagy más alkalmazást végrehajtani.

Mivel a ASIC tervezése egy adott funkcióra vonatkozik, ez határozza meg, hogy a chip hogyan fogadja a programozást. Maga a programozási folyamat abból áll, hogy az eredményül kapott áramkört tartósan behúzzuk a szilíciumba.

Ami az alkalmazásokat illeti, az ASIC chip technológiát olyan elektronikai eszközökben használják, mint a laptopok, okostelefonok és TV-k, hogy képet kapjon ezek felhasználási köréről.

Mi az FPGA?

A Field Programmable Gate Array vagy FPGA közvetlen versenyben áll az ASIC chip technológiával. Ezenkívül az FPGA lényegében egy chip, amely programozható és újraprogramozható, hogy számos funkciót tudjon végrehajtani egyetlen időpontban.

Ezenkívül egyetlen chip több ezer logikai blokknak nevezett egységből áll, amelyek programozható összeköttetésekkel vannak összekötve. A FPGA áramkör több konfigurálható blokk összekapcsolásával készül, és merev belső szerkezetű. Összefoglalva, az FPGA lényegében egy ASIC programozható változata.

Összességében az FPGA általános funkcionalitást biztosít, amely lehetővé teszi az Ön specifikációinak megfelelő programozást. Azonban, mint a legtöbb dolog az életben, az FPGA sokoldalúságának is vannak mellékhatásai. Ebben az esetben megnövekedett költségről, megnövekedett belső késleltetésről és korlátozott analóg funkcionalitásról van szó.

Bevezetés az FPGA-ba

Mi a különbség az FPGA és az ASIC között?

A következő néhány bekezdésben az FPGA és az ASIC egymás melletti összehasonlítását fogom nyújtani az alkalmazás, a kereskedelmi életképesség és a technológiai szempontok tekintetében. Pontosabban ezek a következők: NRE, tervezési folyamat, teljesítmény és hatékonyság, költség, energiafogyasztás, méret, piacra kerülési idő, konfiguráció, belépési korlátok, egységköltség, működési frekvencia, analóg tervek, alkalmazások. Ne feledje, hogy mindkét technológia kiváló a különböző alkalmazásokban és kritériumokban, és általában azt határozza meg, hogy melyik felel meg az Ön egyéni igényeinek a választás alapján.

NRE

Az NRE a nem ismétlődő tervezési költségek rövidítése. Elképzelhető, hogy az ismétlődő és költségek szavakkal ugyanabban a mondatban minden vállalkozás aggódik, amikor meghallja ezt a két szót. Tehát nyugodtan kijelenthetjük, hogy ez alapvető döntő tényező. Ráadásul az ASIC esetében ez kiugróan magas, míg az FPGA-nál szinte nem is létezik.

A nagy rendszerben azonban a teljes költség annál alacsonyabb, minél jelentősebb mennyiségre van szüksége az ASIC szempontjából. Ezenkívül az FPGA összességében többe kerülhet, mivel az egységenkénti költsége magasabb, mint az ASIC.

Design Flow

Minden mérnök és nyomtatott áramkör-tervező a problémamentesebb és egyszerűbb tervezési folyamatot részesíti előnyben. Csak azért, mert amit csinálsz, az összetett, még nem jelenti azt, hogy maga a folyamat is bonyolult lenne. Ezért a tervezési folyamat egyszerűsége szempontjából az FPGA kevésbé bonyolult, mint az ASIC.

Ez annak köszönhető, hogy Az FPGA rugalmassága, sokoldalúsága, rövidebb piacra kerülési idő, és az a tény, hogy újraprogramozható. Míg az ASIC-nél jobban részt vesz a tervezési folyamatban, mivel nem programozható újra, és költséges, dedikált EDA-eszközöket igényel a tervezési folyamathoz.

Teljesítmény és hatékonyság

A teljesítményt tekintve az ASIC egy kis különbséggel felülmúlja az FPGA-t, elsősorban az alacsonyabb energiafogyasztás és a különféle lehetséges funkciók miatt, amelyeket egyetlen chipre rétegezhet. Ezenkívül az FPGA merevebb belső szerkezettel rendelkezik, míg az ASIC-vel úgy tervezhető, hogy az energiafogyasztásban vagy sebességben is kiemelkedő legyen.

Költség

Még a megnövekedett NRE költségek mellett is az ASIC költséghatékonyabbnak tekinthető, mindent figyelembe véve az FPGA-hoz képest, amely csak kisebb mennyiségben fejlesztve nyereséges.

Fogyasztás

Mint korábban említettem, az ASIC-k kevesebb energiát igényelnek, és így jobb lehetőséget kínálnak, mint a nagyobb energiafogyasztás FPGA. Különösen az akkumulátorral működő elektronikus eszközök esetében.

Méret

Ami a méretet illeti, ez fizika kérdése. Az ASIC-nél a kialakítása egyetlen funkcióra való; ezért pontosan a kívánt alkalmazáshoz szükséges számú kapuból áll. Az FPGA multifunkcionalitásának köszönhetően azonban egyetlen egység lényegesen nagyobb lesz a belső szerkezete és a nem módosítható specifikus mérete miatt.

A piacra kerülési idő

Tehát, mint korábban említettük, az FPGA gyorsabb piacra kerülési időt biztosít, mint az ASIC a tervezési folyamat egyszerűsége miatt. Ezenkívül az ASIC elrendezéseket, háttérfolyamatokat és speciális ellenőrzést is igényel, amelyek mindegyike időigényes.

Configuration

 

Összességében a legszembetűnőbb különbség az FPGA és az ASIC között a programozhatóság. Ezért a logikus következtetés az, hogy az FPGA több lehetőséget kínál a rugalmasság tekintetében. Az FPGA nemcsak rugalmas, hanem „üzem közben cserélhető” funkcionalitást is biztosít, amely használat közben is lehetővé teszi a módosítást.

A belépési korlátok

 

A belépési korlátok lényegében e technológiák beszerzésének nehézségeire és az ezzel kapcsolatos előzetes költségekre utalnak. Az ASIC-re vonatkoztatva ez rendkívül magas az NRE, valamint a tervezés és a működés bonyolultsága miatt. A jelentések azt mutatják, hogy az ASIC-fejlesztés milliókat is elérhet, míg az FPGA-val kevesebb mint néhány dollárral (<5000 USD) kezdheti meg a fejlesztést.

Egységköltség

 

Bár az ASIC NRE-értéke magasabb, egységköltsége alacsonyabb, mint az FPGA-é, ami ideálissá teszi őket tömegtermelési tervezési projektekhez.

Működési frekvencia

 

A tervezési specifikációkat tekintve az FPGA korlátozott működési frekvenciákkal rendelkezik. Ez az egyik mellékhatása a rugalmasságának (újraprogramozható). A funkcionalitás fókuszáltabb megközelítésével az ASIC azonban magasabb frekvencián is működhet.

Analóg tervek

Ha a tervek analógok, akkor nem fogja tudni használni az FPGA-t. Az ASIC esetében azonban használhat analóg hardvert, például RF blokkokat (Bluetooth és WiFi), analóg-digitális átalakítókat és sok mást az analóg tervezés megkönnyítésére.

 

Alkalmazások

 

Először is tény, hogy az FPGA erőssége a rugalmasság, ami ideálissá teszi a gyakori módosítást igénylő eszközökhöz és alkalmazásokhoz, mint pl. Túlfeszültség elleni védelemre használt DC / DC szabályozó. Az ASIC azonban a legalkalmasabb olyan állandó alkalmazásokhoz, amelyek nem igényelnek módosítást. Összességében, ha tömeggyártás típusú projektet tervez, az ASIC a költséghatékonyabb út, feltéve, hogy eszközei nem igényelnek konfigurálást vagy újrakonfigurálást.

Gyakran ismételt kérdések

1. K: Az FPGA halott?

V: Az FPGA határozottan nem zsákutca. Átkonfigurálhatóságuk miatt, amíg az ASIC egy dolog, soha nem fognak elavulni.

2. K: Nehéz programozni FPGA-n?

V: Az FPGA-gyártók azzal büszkélkednek, hogy termékeik ideális alternatívái a DSP-nek, a CPU-nak és a GPU-nak – még akkor is, ha mind egy eszközben vannak –, de köztudott, hogy a szoftvermérnökök számára nehéz őket programozni, mert eltérnek a hagyományos processzoroktól.

3. K: Mi az FPGA, és miért hívják?

V: Az úgynevezett mező programozható kaputömb (FPGA) azért van, mert szerkezetük nagyon hasonlít az elavult "kaputömb" formájához, az alkalmazásspecifikus integrált áramkörhöz (ASIC).

4. K: Mit tud az FPGA?

V: Az FPGA különösen hasznos az alkalmazás-specifikus integrált áramkör (ASIC) vagy processzor prototípus elkészítéséhez. Az FPGA újraprogramozható mindaddig, amíg az ASIC vagy a processzor tervezése be nem fejeződik, és nincs hiba, és meg nem kezdődik a végső ASIC tényleges gyártása. Az Intel FPGA-t használ az új chip prototípusához.

Következtetés

● Hogyan akadályozza meg hatékonyan az LTM4641 μmodul szabályozó a túlfeszültséget?

● Hogyan mérhető a kapcsolási szabályozó átmeneti reakciója?

● Hogyan védik az SCR tirisztoros túlfeszültségű feszítővas áramkörök a tápegységeket a túlfeszültségtől?

● Útmutató a Zener-diódákhoz 2021-ben

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista