Microcontrollers, FPGAs, ASIC (วงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน) ทั้งหมดใช้สำหรับประเภทการใช้งานที่คล้ายกัน (ในระดับที่แตกต่างกัน) ฉันรู้เกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์และ FPGA แต่ ASIC คืออะไรจริงเหรอ? ฉันมีเวลายากที่จะเข้าใจว่าทำไมเราถึงมีเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันนี้
คำตอบ:
เราใช้ ASIC ในผลิตภัณฑ์จำนวนหนึ่งซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้พลังงานมากเกินไป มันเป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างง่ายสองร้อยประตูและต้องใช้น้อยกว่า 100 nA คงที่ซึ่งสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ในเวลานั้นเป็นไปไม่ได้ ราคาเทียบเคียงได้กับไมโครคอนโทรลเลอร์เนื่องจากมีปริมาณสูง คุณอาจต้อง> 100 k / ปี
FPGA จะไม่เพียง แต่มีราคาแพงเกินไป แต่ต้องเสียค่าใช้จ่ายมากขึ้น แต่ต้องการรหัสแฟลชภายนอกซึ่งเพิ่มเข้าไปในพื้นที่ที่ใหญ่กว่าเดิม
เมื่อคุณพยายามออกแบบระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปคุณสามารถหาวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่หลากหลายโดยใช้การรวมกันของชิปนอกชั้นวางรวมถึงส่วนประกอบที่ตั้งโปรแกรมได้ (µC, µP), ส่วนประกอบอะนาล็อก, ตรรกะโปรแกรมได้ (FPGA) , CPLD) และความทรงจำ
บางครั้งมันอาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะรวมฟังก์ชั่นที่คุณต้องการในชิปเฉพาะสำหรับแอพพลิเคชั่นของคุณ (หรือแอพพลิเคชั่นที่มีระดับ จำกัด ) และนั่นคือสิ่งที่ ASIC คือ: การรวมกันของฟังก์ชันอะนาล็อก ควบคุมและประเภทที่แตกต่างกันของหน่วยความจำในชิปตัวเดียว ASIC อาจเป็นทางออกเดียวที่เป็นไปได้เมื่อระบบของคุณต้องการประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง (เช่นการจูล / การทำงานต่ำสุด) หรือประสิทธิภาพการทำงานที่สูงมาก (เช่นเวลาแฝงต่ำสุดหรือการปฏิบัติการสูงสุด / วินาที)
ASIC เสียค่าใช้จ่ายในการพัฒนาจำนวนมาก (100 ของ k €หรือมากกว่านั้นมาก) แต่ต้นทุนในการผลิตซิลิคอนเวเฟอร์นับพันหลังการลงทุนเริ่มแรกต่ำ (เซ็นต์ถึงสิบเซ็นต์ต่อชิป) พวกเขายังใช้เวลาหลายเดือนในการออกแบบตรวจสอบและผลิตและต้องการวิธีการที่ซับซ้อนมากและเครื่องมือในการพัฒนาที่มีราคาแพงมาก
นั่นเป็นเหตุผลที่ใช้สำหรับแอปพลิเคชั่นที่มีปริมาณมาก (เช่นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) และแอปพลิเคชันที่คุณสามารถเรียกเก็บราคาจำนวนมากต่อชิป (เช่นฮาร์ดแวร์อวกาศ, เราเตอร์สำหรับ ISP ฯลฯ )
ASIC บางตัวรวมตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้เช่น FPGA และ FPGA บางตัวรวมบล็อกแอนะล็อกเฉพาะแอปพลิเคชันเพื่อให้ความแตกต่างไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป แต่โดยทั่วไปแล้วสิ่งต่อไปนี้เป็นจริง:
ASIC เป็นวงจรรวม (IC) ที่ปรับแต่งสำหรับการใช้งานเฉพาะมากกว่าที่ตั้งใจไว้สำหรับการใช้งานทั่วไป ตัวอย่างเช่นชิปที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในเครื่องบันทึกเสียงดิจิตอลคือ ASIC เกทอาร์จีเอที่ตั้งโปรแกรมภาคสนาม (FPGA) เป็นเทคโนโลยีที่ทันสมัยในการสร้างเขียงหั่นขนมหรือต้นแบบจากชิ้นส่วนมาตรฐาน บล็อกลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้และการเชื่อมต่อระหว่างโปรแกรมที่อนุญาตให้ใช้ FPGA เดียวกันในการใช้งานที่แตกต่างกัน สำหรับการออกแบบที่มีขนาดเล็กลงและปริมาณการผลิตที่ลดลง FPGA อาจคุ้มค่ากว่าการออกแบบ ASIC แม้แต่ในการผลิต
กล่าวว่าวิกิพีเดีย ..
ASIC มีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ เนื่องจากพวกมันไม่สามารถตั้งโปรแกรมภาคสนามได้พวกมันจึงทนต่อรังสีได้มากกว่า สิ่งนี้มีความสำคัญสำหรับการใช้งานในอวกาศเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและการใช้งานทางทหารซึ่งฮาร์ดแวร์อาจจำเป็นต้องทำงานผ่านสภาพแวดล้อมการแผ่รังสี
ในปริมาณมาก ASICs นั้นราคาถูกกว่า FPGA เช่นในขีปนาวุธที่มีอัตราการผลิตสูง
ข้อเสียของ ASIC ก็คือเนื่องจากลอจิกถูกเผาเข้าสู่วงจรคุณจะต้องทำให้ถูกต้องก่อนที่จะหมุนเป็นจำนวนมาก FPGA มักใช้สำหรับการพัฒนาเบื้องต้นด้วยการออกแบบ ASIC และ fab จะมาสายค่อนข้างช้าเมื่อตรรกะพื้นฐานนั้นมั่นคง
ASIC เป็นไอซีเฉพาะของแอพพลิเคชั่นซึ่งออกแบบมาสำหรับแอพพลิเคชั่นหรือวัตถุประสงค์เฉพาะ ฉันจะบอกว่าสิ่งที่ชอบโปรเซสเซอร์ A6 บน Apple iPhone ใหม่จะเป็นตัวอย่างที่ดีของ ASIC ทุกอย่างในนั้นจะต้องได้รับการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นดังนั้นโดยทั่วไปค่าใช้จ่ายที่ไม่เกิดขึ้นซ้ำหรือค่าใช้จ่ายในการวิจัยที่สูง ดังนั้นโดยทั่วไปจะใช้ ASICs เมื่อมีการผลิต IC ในปริมาณมากดังนั้นค่าใช้จ่ายโดยรวมของ IC แต่ละตัวจึงน้อยมาก ค่าใช้จ่ายของแต่ละ IC จะได้รับจาก
ต้นทุนของแต่ละ IC = ต้นทุนผันแปร + (ต้นทุนที่ไม่เกิดขึ้นประจำ / ปริมาณของ IC) ซึ่งต้นทุนผันแปรเป็นต้นทุนการผลิตของแต่ละ IC และต้นทุนที่ไม่เกิดขึ้นประจำคือจำนวนเงินที่เข้าสู่การออกแบบ IC เริ่มต้น
อย่างไรก็ตาม FPGAs เป็นไอซีที่รองรับการใช้งานทั่วไปและวางจำหน่ายในชั้นวางของอย่างที่ใครบางคนพูดถึงมาแล้ว แต่นี่เป็นตัวเลือกที่ถูกกว่าเมื่อคุณต้องการไอซีไม่กี่ตัวเท่านั้น การออกไปที่กิ่งและนี่ควรทำหน้าที่เป็นวิธีการพยายามทำความเข้าใจความแตกต่างเท่านั้นฉันสามารถพูดได้ว่าหากใช้เทคนิค FPGA สำหรับโปรเซสเซอร์ A6 iPhone และจำนวน iPhones ที่ Apple ขายอย่างชัดเจนเทคนิค FPGA จะเป็นเช่นนั้น ค่าใช้จ่ายสำหรับ Apple เมื่อเปรียบเทียบกับวิธี ASIC คุณอาจจะต้องใช้ประโยคสุดท้ายด้วยเกลือนิดหน่อย