FPGA vs. ASIC: definizioni e differenze

FPGA e ASIC sono i due tipi principali delle tecnologie di chip più importanti utilizzate nei circuiti integrati. Ma sono usati per scopi diversi perché hanno caratteristiche diverse sotto molti aspetti. Se non sei chiaro con le differenze tra loro o li usi nel posto sbagliato, potresti subire perdite.

In questa pagina introduciamo cos'è FPGA e ASIC e le differenze di caratteristiche e applicazioni tra di loro, puoi scoprire il problema e imparare a scegliere quello migliore per il tuo business attraverso questa condivisione. Continuiamo a leggere!

La condivisione è la cura!

Contenuti

● Cos'è l'ASIC?

● Cos'è l'FPGA?

● Quali sono le differenze tra FPGA e ASIC?

● FAQ

● Conclusione

Cos'è l'ASIC?

ASIC sta per Application-Specific Integrated Circuit. Inoltre, come suggerisce il nome, è un chip che serve allo scopo per cui è stato progettato e non consente riprogrammazioni o modifiche. Il che, a sua volta, significa che non può eseguire un'altra funzione o eseguire un'altra applicazione una volta completata la programmazione.

Poiché Il design dell'ASIC è per una funzione specifica, determina come il chip riceve la sua programmazione. Il processo di programmazione stesso consiste nel trascinare il circuito risultante in modo permanente nel silicio.

In termini di applicazioni, la tecnologia dei chip ASIC è utilizzata in dispositivi elettronici come laptop, smartphone e TV, per darti un'idea della portata del loro utilizzo.

Cos'è l'FPGA?

Field Programmable Gate Array o FPGA è in diretta concorrenza con la tecnologia dei chip ASIC. Inoltre, FPGA è, in sostanza, un chip che può essere programmato e riprogrammato per eseguire numerose funzioni in qualsiasi momento.

Inoltre, un singolo chip è composto da migliaia di unità chiamate blocchi logici, che sono collegate con interconnessioni programmabili. Il Il circuito dell'FPGA è realizzato collegando più blocchi configurabili, ed ha una struttura interna rigida. In sintesi, un FPGA è essenzialmente una versione programmabile di un ASIC.

Nel complesso, l'FPGA offre funzionalità generali che consentono la programmazione in base alle proprie specifiche. Tuttavia, come la maggior parte delle cose nella vita, ci sono effetti collaterali della versatilità di FPGA. In questo caso, si tratta di un aumento del costo, dell'aumento del ritardo interno e della funzionalità analogica limitata.

L'introduzione alla FPGA

Quali sono le differenze tra FPGA e ASIC?

Nei prossimi paragrafi fornirò un confronto fianco a fianco di FPGA e ASIC in termini di applicazione, fattibilità commerciale e aspetti tecnologici. Nello specifico, sono NRE, flusso di progettazione, prestazioni ed efficienza, costo, consumo energetico, dimensioni, time to market, configurazione, barriere all'ingresso, costo unitario, frequenza operativa, progetti analogici, applicazioni. Tieni presente che entrambe le tecnologie eccellono in varie applicazioni e criteri e di solito si adattano alle tue esigenze individuali in riferimento alla scelta.

NRE

NRE sta per costi di ingegneria non ricorrenti. Come puoi immaginare, con le parole ricorrenti e costi, nella stessa frase, ogni azienda si preoccupa quando sente quelle due parole. Quindi, è sicuro dire che questo è un fattore decisivo essenziale. Inoltre, nel caso dell'ASIC, questo è eccezionalmente alto, mentre, con FPGA, è quasi inesistente.

Tuttavia, nello schema generale, il costo totale diventa sempre più basso quanto più significativa è la quantità richiesta in termini di ASIC. Inoltre, l'FPGA può costarti di più nel complesso poiché i suoi costi individuali sono più elevati per unità rispetto all'ASIC.

Flusso di progettazione

Ogni ingegnere e progettista di PCB preferisce un processo di progettazione più semplice e senza problemi. Solo perché quello che fai è complesso, non significa che vuoi che il processo stesso sia complicato. Pertanto, in termini di semplicità del flusso di progettazione, FPGA è senza dubbio meno complicato di ASIC.

Ciò è dovuto al Flessibilità, versatilità di FPGA, il time to market più breve e il fatto che è riprogrammabile. Mentre, con ASIC, è più coinvolto in termini di flusso di progettazione perché non è riprogrammabile e richiede costosi strumenti EDA dedicati per il processo di progettazione.

Prestazioni ed efficienza

In termini di prestazioni, l'ASIC supera l'FPGA di un piccolo margine, principalmente a causa del minor consumo energetico e delle varie funzionalità possibili che è possibile sovrapporre su un singolo chip. Inoltre, l'FPGA ha una struttura interna più rigida, mentre, con un ASIC, puoi progettarlo per eccellere in termini di consumo energetico o velocità.

Costo

Anche con l'aumento del costo dell'NRE, si ritiene che l'ASIC sia più conveniente, tutto sommato rispetto agli FPGA, che sono redditizi solo se sviluppati in quantità minori.

Consumo di energia

Come accennato in precedenza, gli ASIC richiedono meno energia e quindi forniscono un'opzione migliore rispetto al FPGA a maggiore consumo energetico. Soprattutto con i dispositivi elettronici che funzionano a batteria.

Taglia

In termini di dimensioni, è una questione di fisica. Con un ASIC, il suo design è per una funzionalità; pertanto, è costituito proprio dal numero di porte necessarie per l'applicazione desiderata. Tuttavia, con la multifunzionalità di FPGA, una singola unità sarà notevolmente più grande, a causa della sua struttura interna e di una dimensione specifica che non è possibile modificare.

Time to Market

Quindi, come accennato in precedenza, l'FPGA offre un time to market più rapido rispetto all'ASIC grazie alla sua semplicità in termini di flusso di progettazione. Inoltre, l'ASIC richiede anche layout, processi di back-end e verifiche avanzate, che richiedono tempo.

Configurazione

 

Nel complesso, la differenza più evidente tra FPGA e ASIC è la programmabilità. Pertanto, la conclusione logica qui è che FPGA offre più opzioni in termini di flessibilità. FPGA non è solo flessibile, ma fornisce anche funzionalità "hot-swap" che consente modifiche anche durante l'uso.

Barriere all'ingresso

 

Le barriere all'ingresso, in sostanza, si riferiscono alla difficoltà di acquisire queste tecnologie e al costo iniziale ad esse associato. In riferimento all'ASIC, questo è eccezionalmente alto a causa dell'NRE e della complessità della progettazione e del funzionamento. I rapporti indicano che lo sviluppo di ASIC può arrivare a milioni, mentre con FPGA puoi iniziare lo sviluppo con meno di qualche grande (<$ 5000).

Costo unitario

 

Sebbene ASIC abbia un NRE più elevato, il suo costo per unità è inferiore a quello di FPGA, il che li rende ideali per progetti di progettazione di produzione di massa.

Frequenza operativa

 

In termini di specifiche di progettazione, FPGA ha frequenze operative limitate. Questo è uno di quegli effetti collaterali della sua flessibilità (riprogrammabile). Tuttavia, con un approccio più mirato alla funzionalità ASIC, può funzionare a frequenze più alte.

Disegni analogici

Se i tuoi progetti sono analogici, non sarai in grado di utilizzare FPGA. Tuttavia, nel caso dell'ASIC, puoi utilizzare hardware analogico come blocchi RF (Bluetooth e WiFi), convertitori da analogico a digitale e altro per facilitare i tuoi progetti analogici.

 

Applicazioni

 

Innanzitutto, è un dato di fatto che la flessibilità è il punto di forza di FPGA, il che lo rende ideale per dispositivi e applicazioni che richiedono modifiche frequenti, come la progettazione Regolatore DC/DC utilizzato per la protezione da sovratensione. Tuttavia, ASIC è più adatto per applicazioni più permanenti che non richiedono modifiche. Nel complesso, se stai progettando un progetto di produzione di massa, l'ASIC è la strada più conveniente da percorrere, a condizione che i tuoi dispositivi non richiedano la configurazione o la riconfigurazione.

Domande frequenti

1. D: Gli FPGA sono morti?

A: L'FPGA non è sicuramente un vicolo cieco. A causa della loro riconfigurabilità, finché ASIC è una cosa, non diventeranno mai obsoleti.

2. D: È difficile programmare su FPGA?

R: I fornitori di FPGA si vantano che i loro prodotti sono alternative ideali a DSP, CPU e GPU - anche se sono tutti in un unico dispositivo - ma è risaputo che sono difficili da programmare per gli ingegneri del software perché sono diversi dai processori tradizionali.

3. D: Che cos'è FPGA e perché è così chiamato?

R: Il cosiddetto field programmable gate array (FPGA) è dovuto al fatto che la loro struttura è molto simile alla forma obsoleta "gate array" del circuito integrato specifico dell'applicazione (ASIC).

4. D: Cosa può fare l'FPGA?

R: FPGA è particolarmente utile per circuiti integrati specifici dell'applicazione (ASIC) o prototipazione di processori. L'FPGA può essere riprogrammato fino al completamento della progettazione dell'ASIC o del processore e non ci sono errori e inizia la produzione effettiva dell'ASIC finale. Intel utilizza FPGA per prototipare il nuovo chip.

Conclusione

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