FPGA กับ ASIC: คำจำกัดความและความแตกต่าง

FPGA และ ASIC เป็นเทคโนโลยีชิปที่สำคัญที่สุดสองประเภทที่ใช้ในวงจรรวม แต่ใช้สำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันเพราะมีลักษณะที่แตกต่างกันในหลายด้าน หากคุณไม่ชัดเจนกับความแตกต่างระหว่างพวกเขาหรือใช้ผิดที่ คุณอาจประสบความสูญเสีย

ในหน้านี้ เราจะแนะนำว่า FPGA และ ASIC คืออะไร และความแตกต่างของลักษณะเฉพาะและการใช้งานระหว่างกัน คุณสามารถค้นหาปัญหาและเรียนรู้วิธีเลือกสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับธุรกิจของคุณผ่านการแบ่งปันนี้ มาอ่านกันต่อ!

การแบ่งปันคือการดูแล!

คอนเทนต์

● ASIC คืออะไร?

● FPGA คืออะไร?

● อะไรคือความแตกต่างระหว่าง FPGA และ ASIC?

● คำถามที่พบบ่อย

● สรุป

ASIC คืออะไร?

ASIC ย่อมาจาก Application-Specific Integrated Circuit นอกจากนี้ ตามชื่อที่สื่อถึง ชิปดังกล่าวมีไว้เพื่อวัตถุประสงค์ที่ได้รับการออกแบบและไม่อนุญาตให้มีการตั้งโปรแกรมใหม่หรือดัดแปลง ซึ่งหมายความว่าจะไม่สามารถใช้งานฟังก์ชันอื่นหรือรันแอปพลิเคชันอื่นได้เมื่อการเขียนโปรแกรมเสร็จสิ้น

ตั้งแต่ การออกแบบของ ASIC ใช้สำหรับฟังก์ชันเฉพาะ ซึ่งจะกำหนดวิธีที่ชิปได้รับการตั้งโปรแกรม กระบวนการตั้งโปรแกรมประกอบด้วยการวาดวงจรผลลัพธ์ลงในซิลิกอนอย่างถาวร

ในแง่ของการใช้งาน เทคโนโลยีชิป ASIC ถูกใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น แล็ปท็อป สมาร์ทโฟน และทีวี เพื่อให้คุณได้ทราบถึงขอบเขตการใช้งาน

FPGA คืออะไร?

Field Programmable Gate Array หรือ FPGA อยู่ในการแข่งขันโดยตรงกับเทคโนโลยีชิป ASIC โดยพื้นฐานแล้ว FPGA นั้นเป็นชิปที่สามารถตั้งโปรแกรมและตั้งโปรแกรมใหม่เพื่อทำหน้าที่ต่างๆ มากมาย ณ เวลาใดจุดหนึ่งได้

นอกจากนี้ ชิปตัวเดียวยังประกอบด้วยหน่วยหลายพันหน่วยที่เรียกว่าบล็อกลอจิก ซึ่งเชื่อมโยงกับการเชื่อมต่อระหว่างกันที่ตั้งโปรแกรมได้ ดิ วงจรของ FPGA สร้างขึ้นโดยเชื่อมต่อบล็อกที่กำหนดค่าได้หลายบล็อกและมีโครงสร้างภายในที่เข้มงวด โดยสรุป FPGA เป็นเวอร์ชัน ASIC ที่ตั้งโปรแกรมได้

โดยรวมแล้ว FPGA มีฟังก์ชันทั่วไปที่ช่วยให้สามารถตั้งโปรแกรมตามข้อกำหนดของคุณได้ อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับสิ่งอื่นๆ ในชีวิต มีผลข้างเคียงจากความเก่งกาจของ FPGA ในกรณีนี้ มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น ความล่าช้าภายในเพิ่มขึ้น และฟังก์ชันแอนะล็อกที่จำกัด

บทนำสู่ FPGA

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง FPGA และ ASIC?

ในหลายๆ ย่อหน้าถัดไป ฉันจะให้การเปรียบเทียบทั้ง FPGA และ ASIC แบบเคียงข้างกันในแง่ของการใช้งาน ความอยู่รอดในเชิงพาณิชย์ และแง่มุมทางเทคโนโลยี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ได้แก่ NRE โฟลว์การออกแบบ ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ ต้นทุน การใช้พลังงาน ขนาด เวลาออกสู่ตลาด การกำหนดค่า อุปสรรคในการป้อน ต้นทุนต่อหน่วย ความถี่ในการทำงาน การออกแบบแอนะล็อก การใช้งาน พึงระลึกไว้เสมอว่าเทคโนโลยีทั้งสองมีความยอดเยี่ยมในการใช้งานและเกณฑ์ที่หลากหลาย และมักจะตกทอดไปตามความต้องการส่วนบุคคลของคุณโดยอ้างอิงจากตัวเลือก

มร

NRE ย่อมาจากต้นทุนทางวิศวกรรมที่ไม่เกิดซ้ำ อย่างที่คุณจินตนาการได้ ในประโยคเดียวกัน ทุกธุรกิจต่างก็กังวลเมื่อได้ยินคำสองคำนี้ ดังนั้นจึงปลอดภัยที่จะบอกว่านี่เป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจ นอกจากนี้ ในกรณีของ ASIC ค่านี้ถือว่าสูงเป็นพิเศษ ในขณะที่ FPGA แทบไม่มีเลย

อย่างไรก็ตาม ในโครงการใหญ่ ต้นทุนทั้งหมดจะลดลงและลดลงตามปริมาณที่คุณต้องการในแง่ของ ASIC นอกจากนี้ FPGA อาจทำให้คุณเสียค่าใช้จ่ายโดยรวมมากขึ้น เนื่องจากต้นทุนแต่ละรายการสูงกว่า ASIC

การออกแบบการไหล

วิศวกรและนักออกแบบ PCB ทุกคนชอบกระบวนการออกแบบที่ปราศจากปัญหาและเรียบง่ายมากกว่า เพียงเพราะสิ่งที่คุณทำนั้นซับซ้อน ไม่ได้หมายความว่าคุณต้องการให้กระบวนการนั้นซับซ้อน ดังนั้นในแง่ของความเรียบง่ายของขั้นตอนการออกแบบ FPGA จึงมีความซับซ้อนน้อยกว่า ASIC

เนื่องจากไฟล์ ความยืดหยุ่น ความเก่งกาจของ FPGAเวลาในการออกสู่ตลาดสั้นลงและความจริงที่ว่าสามารถตั้งโปรแกรมซ้ำได้ ในขณะที่ ASIC มีส่วนเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการออกแบบมากกว่า เนื่องจากไม่สามารถตั้งโปรแกรมซ้ำได้ และต้องใช้เครื่องมือ EDA เฉพาะที่มีราคาแพงสำหรับกระบวนการออกแบบ

ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ

ในแง่ของประสิทธิภาพ ASIC มีประสิทธิภาพเหนือกว่า FPGA เพียงเล็กน้อย สาเหตุหลักมาจากการสิ้นเปลืองพลังงานที่ลดลง และฟังก์ชันต่างๆ ที่เป็นไปได้ที่คุณสามารถวางซ้อนบนชิปตัวเดียวได้ นอกจากนี้ FPGA ยังมีโครงสร้างภายในที่เข้มงวดมากขึ้น ในขณะที่ ASIC คุณสามารถออกแบบให้ใช้พลังงานหรือความเร็วได้อย่างยอดเยี่ยม

ราคา

แม้ว่าจะมีต้นทุน NRE เพิ่มขึ้น แต่ ASIC ก็ยังคิดว่ามีความคุ้มค่ามากกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับ FPGA ซึ่งทั้งหมดจะทำกำไรได้ก็ต่อเมื่อพัฒนาในปริมาณที่น้อยลงเท่านั้น

การใช้พลังงาน

ดังที่ฉันได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ASICs ต้องการพลังงานน้อยกว่าและดังนั้นจึงให้ตัวเลือกที่ดีกว่า การใช้พลังงานที่สูงขึ้น FPGA. โดยเฉพาะกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่

ขนาด

ในแง่ของขนาดมันเป็นเรื่องของฟิสิกส์ ด้วย ASIC การออกแบบสำหรับฟังก์ชันเดียว ดังนั้นจึงประกอบด้วยจำนวนประตูที่จำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องการอย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม ด้วยความอเนกประสงค์ของ FPGA หน่วยเดียวจะมีขนาดใหญ่ขึ้นอย่างมาก เนื่องจากโครงสร้างภายในและขนาดเฉพาะที่คุณเปลี่ยนแปลงไม่ได้

เวลาไปตลาด

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ FPGA ให้เวลาในการทำตลาดได้เร็วกว่า ASIC เนื่องจากความเรียบง่ายในแง่ของขั้นตอนการออกแบบ นอกจากนี้ ASIC ยังต้องการเลย์เอาต์ กระบวนการแบ็คเอนด์ และการตรวจสอบขั้นสูง ซึ่งทั้งหมดนี้ใช้เวลานาน

องค์ประกอบ

 

โดยรวมแล้ว ความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดระหว่าง FPGA และ ASIC คือความสามารถในการตั้งโปรแกรมได้ ดังนั้น ข้อสรุปเชิงตรรกะที่นี่คือ FPGA เสนอตัวเลือกเพิ่มเติมในแง่ของความยืดหยุ่น FPGA ไม่เพียงแต่ยืดหยุ่นเท่านั้น แต่ยังมีฟังก์ชัน "hot-swappable" ที่ช่วยให้ปรับเปลี่ยนได้แม้ในขณะใช้งาน

อุปสรรคในการเข้า

 

โดยพื้นฐานแล้วอุปสรรคในการเข้ามาหมายถึงความยากลำบากในการได้มาซึ่งเทคโนโลยีเหล่านี้และค่าใช้จ่ายล่วงหน้าที่เกี่ยวข้อง ในการอ้างอิงถึง ASIC สิ่งนี้ถือว่าสูงเป็นพิเศษเนื่องจาก NRE และความซับซ้อนของการออกแบบตลอดจนการทำงาน รายงานระบุว่าการพัฒนา ASIC สามารถมีได้เป็นล้าน ในขณะที่ด้วย FPGA คุณสามารถเริ่มต้นการพัฒนาด้วยเงินน้อยกว่าเล็กน้อย (<$5000)

ต่อหน่วยต้นทุน

 

แม้ว่า ASIC จะมี NRE ที่สูงกว่า แต่ก็มีต้นทุนต่อหน่วยน้อยกว่า FPGA ซึ่งทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการออกแบบการผลิตจำนวนมาก

คลื่นความถี่

 

ในแง่ของข้อกำหนดการออกแบบ FPGA มีความถี่ในการใช้งานที่จำกัด นี่เป็นหนึ่งในผลข้างเคียงของความยืดหยุ่น (reprogrammable) อย่างไรก็ตาม ด้วยแนวทางการทำงานที่เน้นไปที่ ASIC มากขึ้น จึงสามารถทำงานได้ที่ความถี่สูงขึ้น

การออกแบบอนาล็อก

หากการออกแบบของคุณเป็นแบบแอนะล็อก คุณจะไม่สามารถใช้ FPGA ได้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของ ASIC คุณสามารถใช้ฮาร์ดแวร์แอนะล็อก เช่น บล็อค RF (บลูทูธและ WiFi) ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล และอื่นๆ เพื่ออำนวยความสะดวกในการออกแบบแอนะล็อกของคุณ

 

ใบสมัคร

 

ประการแรก ความยืดหยุ่นคือความเหมาะสมของ FPGA ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์และแอปพลิเคชันที่ต้องการการปรับเปลี่ยนบ่อยครั้ง เช่น การออกแบบ ตัวควบคุม DC / DC ใช้สำหรับป้องกันแรงดันไฟเกิน. อย่างไรก็ตาม ASIC เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานแบบถาวรมากกว่าที่ไม่ต้องการการดัดแปลง โดยรวมแล้ว หากคุณกำลังออกแบบโปรเจ็กต์ประเภทการผลิตจำนวนมาก ASIC จะเป็นเส้นทางที่คุ้มค่ากว่า โดยที่อุปกรณ์ของคุณไม่ต้องกำหนดค่าหรือกำหนดค่าใหม่

คำถามที่พบบ่อย

1. ถาม: FPGA ตายหรือไม่

ตอบ: FPGA ไม่ใช่ทางตันอย่างแน่นอน เนื่องจากความสามารถในการกำหนดค่าใหม่ได้ ตราบใดที่ ASIC มีความสำคัญ พวกเขาจะไม่มีวันล้าสมัย

2. ถาม: การเขียนโปรแกรมบน FPGA ยากไหม

ตอบ: ผู้จำหน่าย FPGA โม้ว่าผลิตภัณฑ์ของตนเป็นทางเลือกในอุดมคติสำหรับ DSP, CPU และ GPU แม้ว่าจะรวมอยู่ในอุปกรณ์เครื่องเดียวก็ตาม แต่ก็เป็นที่ทราบกันดีว่าวิศวกรซอฟต์แวร์จะตั้งโปรแกรมได้ยากเนื่องจากแตกต่างจากโปรเซสเซอร์แบบเดิม

3. ถาม: FPGA คืออะไรและเหตุใดจึงเรียกว่า FPGA

ตอบ: สิ่งที่เรียกว่า field programmable gate array (FPGA) เป็นเพราะโครงสร้างของมันคล้ายกับรูปแบบ "gate array" ที่ล้าสมัยของวงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC)

4. ถาม: FPGA สามารถทำอะไรได้บ้าง

ตอบ: FPGA มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับวงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC) หรือการสร้างต้นแบบโปรเซสเซอร์ FPGA สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้จนกว่า ASIC หรือการออกแบบโปรเซสเซอร์จะเสร็จสิ้น และไม่มีข้อผิดพลาด และการผลิตจริงของ ASIC ขั้นสุดท้ายจะเริ่มต้นขึ้น Intel ใช้ FPGA เพื่อสร้างต้นแบบชิปตัวใหม่

สรุป

● ตัวควบคุม LTM4641 μModule ป้องกันแรงดันไฟเกินได้อย่างไร

● จะวัดการตอบสนองชั่วคราวของตัวควบคุมการสลับได้อย่างไร

● SCR Thyristor Overvoltage Crowbar Circuits ปกป้องอุปกรณ์จ่ายไฟจากแรงดันไฟเกินได้อย่างไร

● สุดยอดคู่มือสำหรับซีเนอร์ไดโอดในปี 2021

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ