Jakie są praktyczne zastosowania ASIC?

Mikrokontrolery, układy FPGA, ASIC (układ scalony specyficzny dla aplikacji) są używane do podobnych zastosowań (na różnych poziomach). Wiem o mikrokontrolerach i FPGA. Ale czym tak naprawdę jest ASIC? Trudno mi zrozumieć, dlaczego wszyscy mamy te bardzo podobne technologie.

Zastosowaliśmy układ ASIC w wielu produktach, w których mikrokontroler zużywał zbyt dużo mocy. Było to dość proste urządzenie, kilkaset bramek i musiało zużywać mniej niż 100 nA zakłóceń statycznych, co w tamtym czasie dla mikrokontrolerów było niemożliwe. Cena była porównywalna z mikrokontrolerem ze względu na duże ilości; prawdopodobnie będziesz potrzebować> 100 k / rok.

Układ FPGA byłby nie tylko przesadny, kosztowałby znacznie więcej, ale potrzebowałby zewnętrznego kodu Flash, który zwiększyłby i tak już większy zasięg.

Kiedy próbujesz zaprojektować system elektroniczny, możesz ogólnie zaproponować wiele technicznie poprawnych rozwiązań, używając kombinacji gotowych układów, w tym programowalnych komponentów (µC, µP), komponentów analogowych, logiki programowalnej (FPGA , CPLD) i wspomnienia.

Czasami może być interesujące zintegrowanie tylko potrzebnych funkcjonalności w układzie dedykowanym dla twojej aplikacji (lub ograniczonej podklasy aplikacji) i taki właśnie jest ASIC: połączenie funkcji analogowych, funkcji cyfrowych, logiki programowalnej, programowalnej kontrolery i różne typy pamięci w jednym układzie . Układ ASIC może być również jedynym możliwym rozwiązaniem, gdy system musi osiągnąć wysoką wydajność energetyczną (np. Najniższy dżul / operacja) lub bardzo wysoką wydajność (np. Najniższe opóźnienie lub najwyższą operację / sekundę).

Opracowanie systemu ASIC kosztuje dużo (100 tys. €, często znacznie więcej), ale koszt wytworzenia tysięcy wafli krzemowych po początkowej inwestycji jest niski (od centów do dziesiątek centów na chip). Zajmują również kilka miesięcy na projektowanie, weryfikację i produkcję, a także wymagają bardzo złożonej metodologii i skandalicznie drogich narzędzi programistycznych.

Dlatego są używane w aplikacjach o dużej objętości (np. Elektronika użytkowa) oraz w aplikacjach, w których można pobrać ogromną cenę za układ (np. Sprzęt kosmiczny, routery dla dostawców usług internetowych itp.)

Niektóre ASIC integrują programowalną logikę, jak FPGA, a niektóre FPGA integrują specyficzne dla aplikacji bloki analogowe, więc rozróżnienie nie zawsze jest proste, ale ogólnie rzecz biorąc jest prawdą:

• Układy FPGA jako dostępne od ręki, ASIC nie są
• FPGA kosztuje 10-1000 € za sztukę, ASIC kosztuje 0,1-10 € za sztukę
• narzędzia programistyczne dla FPGA są dostępne, dla ASIC kosztuje to fortunę
• Układy FPGA mogą być projektowane w ciągu kilku tygodni, ASIC zajmuje miesiące
• Układy FPGA są mniej energooszczędne niż układy ASIC zaprojektowane pod kątem wydajności energetycznej
• Układy FPGA są mniej wydajne niż układy ASIC zaprojektowane z myślą o najwyższej wydajności
• Układy FPGA są dostępne z ograniczonym zestawem funkcji analogowych, ASIC można zaprojektować z wszystkimi rodzajami funkcji analogowych (do zarządzania energią, przetwarzania sygnału, interfejsu itp.)

ASIC to układ scalony (IC) dostosowany do określonego zastosowania, a nie do ogólnego zastosowania. Na przykład układ zaprojektowany do pracy w cyfrowym dyktafonie to układ ASIC. Programowalne macierze bramkowe (FPGA) to nowoczesna technologia do budowy płyty pilśniowej lub prototypu ze standardowych części; programowalne bloki logiczne i programowalne interkonekty pozwalają na stosowanie tej samej FPGA w wielu różnych aplikacjach. W przypadku mniejszych konstrukcji i mniejszych wielkości produkcji układy FPGA mogą być bardziej opłacalne niż układ ASIC, nawet w produkcji.

Mówi wikipedia ..

Układy ASIC są bardzo przydatne w zastosowaniach lotniczych. Ponieważ nie są programowalne w terenie, są bardziej odporne na promieniowanie. Jest to generalnie ważne w zastosowaniach kosmicznych z powodu trudnych warunków oraz w zastosowaniach wojskowych, w których sprzęt może wymagać działania w środowiskach promieniowania indukowanego.

Przy dużych ilościach układy ASIC mogą być tańsze niż układy FPGA, na przykład w pociskach o wysokiej produkcji.

Wadą układów ASIC jest to, że ponieważ logika jest wypalona w obwodzie, musisz ją zdobyć tuż przed dużym zakręceniem. Układy FPGA są często używane do początkowego rozwoju z układem ASIC i są spóźnione stosunkowo późno, gdy podstawowa logika jest solidna.

Układy ASIC to układy scalone specyficzne dla aplikacji, które zostały zaprojektowane do określonego zastosowania lub celu. Powiedziałbym, że coś takiego jak procesor A6 w nowym Apple iPhone byłby dobrym przykładem ASIC. Wszystko na nim musiało być zaprojektowane od zera, więc ogólnie koszty jednorazowe lub koszty badań, które się z tym wiążą, są naprawdę wysokie. Tak więc generalnie układy ASIC są stosowane, gdy układy scalone będą produkowane w bardzo dużych ilościach, tak że całkowity koszt każdego układu scalonego jest bardzo mały. Koszt każdego IC jest podawany przez

Koszt każdego IC = koszt zmienny + (Koszt jednorazowy / Objętość IC), gdzie koszt zmienny jest kosztem produkcji każdego IC, a koszt jednorazowy to kwota, która została przeznaczona na zaprojektowanie początkowego IC.

Jednak układy FPGA są układami scalonymi, które służą bardziej ogólnemu celowi i są dostępne z półki, jak ktoś już wcześniej wspomniał. Jest to jednak tańsza opcja tylko wtedy, gdy potrzebujesz kilku układów scalonych. Wychodząc na kończynę, a to powinno służyć jedynie jako próba zrozumienia różnicy, mogę powiedzieć, że gdyby zastosowano technikę FPGA dla procesora iPhone'a A6 i oczywistej liczby iPhone'ów, które Apple sprzedaje, technika FPGA byłaby bardziej kosztowne dla Apple w porównaniu do metody ASIC. Możesz wziąć ostatnie zdanie ze szczyptą soli.