FPGA εναντίον ASIC: Ορισμοί και διαφορές

Το FPGA και το ASIC είναι οι δύο κυρίως τύποι των πιο σημαντικών τεχνολογιών chip που χρησιμοποιούνται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Αλλά χρησιμοποιούνται για διαφορετικούς σκοπούς επειδή έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά από πολλές απόψεις. Εάν δεν είστε ξεκάθαροι με τις διαφορές μεταξύ τους ή εάν τα χρησιμοποιήσετε σε λάθος μέρος, μπορεί να υποστείτε απώλειες.

Σε αυτή τη σελίδα, θα παρουσιάσουμε τι είναι το FPGA και το ASIC, καθώς και τις διαφορές των χαρακτηριστικών και των εφαρμογών μεταξύ τους, μπορείτε να ανακαλύψετε το πρόβλημα και να μάθετε πώς να επιλέξετε το καλύτερο για την επιχείρησή σας μέσω αυτής της κοινής χρήσης. Ας συνεχίσουμε να διαβάζουμε!

Το να μοιράζεσαι σημαίνει ότι νοιάζεσαι!

Περιεχόμενο

● Τι είναι το ASIC;

● Τι είναι το FPGA;

● Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ FPGA και ASIC;

● FAQ

● Συμπέρασμα

Τι είναι το ASIC;

Το ASIC σημαίνει ολοκληρωμένο κύκλωμα ειδικών εφαρμογών. Επιπλέον, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι ένα τσιπ που εξυπηρετεί τον σκοπό για τον οποίο έχει σχεδιαστεί και δεν επιτρέπει επαναπρογραμματισμό ή τροποποίηση. Το οποίο, με τη σειρά του, σημαίνει ότι δεν μπορεί να εκτελέσει άλλη λειτουργία ή να εκτελέσει άλλη εφαρμογή μόλις ολοκληρωθεί ο προγραμματισμός.

Δεδομένου ότι η Σχέδιο ASIC είναι για μια συγκεκριμένη λειτουργία, αυτό καθορίζει πώς το τσιπ λαμβάνει τον προγραμματισμό του. Η ίδια η διαδικασία προγραμματισμού συνίσταται στη μόνιμη έλξη του προκύπτοντος κυκλώματος μέσα στο πυρίτιο.

Όσον αφορά τις εφαρμογές, η τεχνολογία τσιπ ASIC χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικές συσκευές όπως φορητοί υπολογιστές, smartphone και τηλεοράσεις, για να σας δώσει μια ιδέα για το εύρος της χρήσης τους.

Τι είναι το FPGA;

Το Field Programmable Gate Array ή FPGA βρίσκεται σε άμεσο ανταγωνισμό με την τεχνολογία τσιπ ASIC. Επίσης, το FPGA είναι, στην ουσία, ένα τσιπ που μπορεί να προγραμματιστεί και να επαναπρογραμματιστεί για να εκτελεί πολλές λειτουργίες σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή.

Επιπλέον, ένα ενιαίο τσιπ αποτελείται από χιλιάδες μονάδες που ονομάζονται λογικά μπλοκ, που συνδέονται με προγραμματιζόμενες διασυνδέσεις. ο Το κύκλωμα του FPGA κατασκευάζεται με τη σύνδεση πολλών διαμορφώσιμων μπλοκ και έχει μια άκαμπτη εσωτερική δομή. Συνοπτικά, ένα FPGA είναι ουσιαστικά μια προγραμματιζόμενη έκδοση ενός ASIC.

Συνολικά, το FPGA προσφέρει γενική λειτουργικότητα που επιτρέπει τον προγραμματισμό σύμφωνα με τις προδιαγραφές σας. Ωστόσο, όπως τα περισσότερα πράγματα στη ζωή, υπάρχουν παρενέργειες της ευελιξίας του FPGA. Σε αυτή την περίπτωση, πρόκειται για αυξημένο κόστος, αυξημένη εσωτερική καθυστέρηση και περιορισμένη αναλογική λειτουργικότητα.

Εισαγωγή στο FPGA

Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ FPGA και ASIC;

Στις επόμενες αρκετές παραγράφους, θα παράσχω μια παράπλευρη σύγκριση τόσο του FPGA όσο και του ASIC όσον αφορά την εφαρμογή, την εμπορική βιωσιμότητα και τις τεχνολογικές πτυχές. Συγκεκριμένα, είναι NRE, ροή σχεδίασης, απόδοση και απόδοση, κόστος, κατανάλωση ενέργειας, μέγεθος, χρόνος στην αγορά, διαμόρφωση, εμπόδια εισόδου, κόστος ανά μονάδα, συχνότητα λειτουργίας, αναλογικά σχέδια, εφαρμογές. Λάβετε υπόψη ότι και οι δύο τεχνολογίες διαπρέπουν σε διάφορες εφαρμογές και κριτήρια και συνήθως εξαρτάται από τις ιδιαίτερες ανάγκες σας σε σχέση με την επιλογή.

ΝΕΡ

Το NRE σημαίνει μη επαναλαμβανόμενα κόστη μηχανικής. Όπως μπορείτε να φανταστείτε, με τις λέξεις επαναλαμβανόμενες και κόστος, στην ίδια πρόταση, κάθε επιχείρηση ανησυχεί όταν ακούει αυτές τις δύο λέξεις. Επομένως, είναι ασφαλές να πούμε ότι αυτός είναι ένας ουσιαστικός αποφασιστικός παράγοντας. Επιπλέον, στην περίπτωση του ASIC, αυτό είναι εξαιρετικά υψηλό, ενώ, με το FPGA, είναι σχεδόν ανύπαρκτο.

Ωστόσο, στο μεγάλο σχήμα, το συνολικό κόστος γίνεται όλο και χαμηλότερο όσο πιο σημαντική είναι η ποσότητα που χρειάζεστε από την άποψη του ASIC. Επιπλέον, το FPGA μπορεί να σας κοστίσει περισσότερο συνολικά, καθώς το μεμονωμένο κόστος του είναι υψηλότερο ανά μονάδα από το ASIC.

Ροή σχεδιασμού

Κάθε μηχανικός και σχεδιαστής PCB προτιμά μια πιο απροβλημάτιστη και απλοϊκή διαδικασία σχεδιασμού. Ακριβώς επειδή αυτό που κάνετε είναι περίπλοκο, δεν σημαίνει ότι θέλετε η ίδια η διαδικασία να είναι περίπλοκη. Επομένως, όσον αφορά την απλότητα της ροής σχεδιασμού, το FPGA είναι λιγότερο περίπλοκο από το ASIC.

Αυτό οφείλεται στην Ευελιξία, ευελιξία του FPGA, μικρότερος χρόνος διάθεσης στην αγορά και το γεγονός ότι είναι επαναπρογραμματιζόμενος. Ενώ, με το ASIC, εμπλέκεται περισσότερο ως προς τη ροή σχεδίασης επειδή δεν είναι επαναπρογραμματιζόμενος και απαιτεί δαπανηρά ειδικά εργαλεία EDA για τη διαδικασία σχεδιασμού.

Απόδοση και αποτελεσματικότητα

Όσον αφορά την απόδοση, το ASIC ξεπερνά το FPGA κατά ένα μικρό περιθώριο, κυρίως λόγω της χαμηλότερης κατανάλωσης ενέργειας και των διαφόρων πιθανών λειτουργιών που μπορείτε να τοποθετήσετε σε ένα μόνο τσιπ. Επίσης, το FPGA έχει μια πιο άκαμπτη εσωτερική δομή, ενώ, με ένα ASIC, μπορείτε να το σχεδιάσετε ώστε να υπερέχει σε κατανάλωση ενέργειας ή ταχύτητα.

Κόστος

Ακόμη και με το αυξημένο κόστος NRE, το ASIC πιστεύεται ότι είναι πιο οικονομικά αποδοτικό, όλα τα πράγματα σε σύγκριση με το FPGA, τα οποία είναι κερδοφόρα μόνο όταν αναπτύσσονται σε μικρότερες ποσότητες.

Κατανάλωση ενέργειας

Όπως ανέφερα προηγουμένως, τα ASIC απαιτούν λιγότερη ισχύ και επομένως παρέχουν καλύτερη επιλογή από το υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας FPGA. Ειδικά με ηλεκτρονικές συσκευές που λειτουργούν με μπαταρία.

Μέγεθος

Ως προς το μέγεθος, είναι θέμα φυσικής. Με ένα ASIC, ο σχεδιασμός του είναι για μία λειτουργία. Επομένως, αποτελείται ακριβώς από τον αριθμό των πυλών που απαιτούνται για την επιθυμητή εφαρμογή. Ωστόσο, με την πολυλειτουργικότητα του FPGA, μια μονάδα θα είναι σημαντικά μεγαλύτερη, λόγω της εσωτερικής της δομής και ενός συγκεκριμένου μεγέθους που δεν μπορείτε να αλλάξετε.

Ώρα για αγορά

Έτσι, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το FPGA προσφέρει ταχύτερο χρόνο στην αγορά από το ASIC λόγω της απλότητάς του όσον αφορά τη ροή σχεδιασμού. Επιπλέον, το ASIC απαιτεί επίσης διατάξεις, διαδικασίες back end και προηγμένη επαλήθευση, τα οποία είναι όλα χρονοβόρα.

διαμόρφωση

 

Συνολικά, η πιο εμφανής διαφορά μεταξύ FPGA και ASIC είναι η δυνατότητα προγραμματισμού. Ως εκ τούτου, το λογικό συμπέρασμα εδώ είναι ότι το FPGA προσφέρει περισσότερες επιλογές όσον αφορά την ευελιξία. Το FPGA δεν είναι μόνο ευέλικτο, αλλά παρέχει επίσης λειτουργία "hot-swappable" που επιτρέπει την τροποποίηση ακόμη και όταν χρησιμοποιείται.

Εμπόδια εισόδου

 

Τα εμπόδια εισόδου, στην ουσία, αναφέρονται στη δυσκολία απόκτησης αυτών των τεχνολογιών και στο αρχικό κόστος που συνδέεται με αυτό. Σε σχέση με το ASIC, αυτό είναι εξαιρετικά υψηλό λόγω του NRE και της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού καθώς και της λειτουργίας. Οι αναφορές υποδεικνύουν ότι η ανάπτυξη ASIC μπορεί να κυμαίνεται σε εκατομμύρια, ενώ με το FPGA, μπορείτε να ξεκινήσετε την ανάπτυξη με λιγότερα από λίγα χρήματα (<5000$).

Κόστος ανά μονάδα

 

Αν και το ASIC έχει υψηλότερο NRE, το κόστος ανά μονάδα είναι μικρότερο από αυτό του FPGA, γεγονός που τα καθιστά ιδανικά για έργα σχεδιασμού μαζικής παραγωγής.

Συχνότητα λειτουργίας

 

Όσον αφορά τις προδιαγραφές σχεδιασμού, το FPGA έχει περιορισμένες συχνότητες λειτουργίας. Αυτή είναι μια από αυτές τις παρενέργειες της ευελιξίας του (επαναπρογραμματιζόμενο). Ωστόσο, με την ASIC πιο εστιασμένη προσέγγιση στη λειτουργικότητα, μπορεί να λειτουργεί σε υψηλότερες συχνότητες.

Αναλογικά σχέδια

Εάν τα σχέδιά σας είναι αναλογικά, δεν θα μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το FPGA. Ωστόσο, στην περίπτωση του ASIC, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αναλογικό υλικό όπως μπλοκ RF (Bluetooth και WiFi), μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό και πολλά άλλα για να διευκολύνετε τα αναλογικά σας σχέδια.

 

Εφαρμογές

 

Πρώτα απ 'όλα, είναι γεγονός ότι η ευελιξία είναι το δυνατό κοστούμι του FPGA, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για συσκευές και εφαρμογές που απαιτούν συχνές τροποποιήσεις, όπως ο σχεδιασμός Ρυθμιστής DC / DC που χρησιμοποιείται για προστασία από υπέρταση. Ωστόσο, το ASIC είναι το καταλληλότερο για πιο μόνιμες εφαρμογές που δεν απαιτούν τροποποίηση. Συνολικά, εάν σχεδιάζετε ένα έργο τύπου μαζικής παραγωγής, το ASIC είναι η πιο οικονομική διαδρομή που πρέπει να ακολουθήσετε, υπό την προϋπόθεση ότι οι συσκευές σας δεν χρειάζονται ρύθμιση παραμέτρων ή επαναδιαμόρφωση.

Συχνές Ερωτήσεις

1. Ε: Είναι το FPGA νεκρό;

Α: Το FPGA σίγουρα δεν είναι αδιέξοδο. Λόγω της δυνατότητας επαναδιαμόρφωσής τους, όσο το ASIC είναι ένα πράγμα, δεν θα καταστούν ποτέ ξεπερασμένα.

2. Ε: Είναι δύσκολο να προγραμματιστεί σε FPGA;

Α: Οι πωλητές FPGA καυχώνται ότι τα προϊόντα τους είναι ιδανικές εναλλακτικές λύσεις έναντι των DSP, CPU και GPU - ακόμα κι αν είναι όλα σε μία συσκευή - αλλά είναι γνωστό ότι είναι δύσκολο για τους μηχανικούς λογισμικού να προγραμματίσουν επειδή διαφέρουν από τους παραδοσιακούς επεξεργαστές.

3. Ε: Τι είναι το FPGA και γιατί ονομάζεται έτσι;

Α: Η λεγόμενη διάταξη προγραμματιζόμενης πύλης πεδίου (FPGA) οφείλεται στο ότι η δομή τους μοιάζει πολύ με την παρωχημένη μορφή ολοκληρωμένου κυκλώματος για συγκεκριμένες εφαρμογές (ASIC).

4. Ε: Τι μπορεί να κάνει το FPGA;

Α: Το FPGA είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη δημιουργία πρωτοτύπων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (ASIC) ή επεξεργαστών. Το FPGA μπορεί να επαναπρογραμματιστεί έως ότου ολοκληρωθεί η σχεδίαση του ASIC ή του επεξεργαστή και δεν υπάρχουν σφάλματα και ξεκινήσει η πραγματική κατασκευή του τελικού ASIC. Η Intel χρησιμοποιεί το FPGA για να δημιουργήσει το νέο τσιπ.

Συμπέρασμα

● Πώς ο ρυθμιστής μμονάδας LTM4641 αποτρέπει αποτελεσματικά την υπέρταση;

● Πώς να μετρήσετε την παροδική απόκριση ενός ρυθμιστή μεταγωγής;

● Πώς το SCR Thyristor Overvoltage Crowbar Circuits προστατεύει τα τροφοδοτικά από την υπέρταση;

● Ένας απόλυτος οδηγός για τις διόδους Zener το 2021

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων