Каковы практические применения ASIC?

Микроконтроллеры, ПЛИС, ASIC (специализированная интегральная схема) - все они используются для приложений подобного типа (на разных уровнях). Я знаю о микроконтроллерах и ПЛИС. Но что такое ASIC на самом деле? Мне трудно понять, почему мы все используем эти очень похожие технологии.

Мы использовали ASIC в ряде продуктов, где микроконтроллер потреблял слишком много энергии. Это было довольно простое устройство, пара сотен затворов, и оно должно было потреблять менее 100 нА статического заряда, что в то время для микроконтроллеров было невозможно. Цена была сопоставима с микроконтроллером из-за больших количеств; вам, вероятно, понадобится> 100 к / год.

FPGA не только была бы излишней, стоила бы намного дороже, но потребовала бы внешнего Flash-кода, который добавил бы и без того большую площадь.

Когда вы пытаетесь спроектировать электронную систему, вы, как правило, можете предложить множество технически обоснованных решений, использующих готовые комбинации микросхем, включая программируемые компоненты (µC, µP), аналоговые компоненты, программируемую логику (FPGA). , CPLD) и воспоминания.

Иногда может быть интересно интегрировать только те функции, которые вам нужны, в микросхему, предназначенную для вашего приложения (или ограниченного подкласса приложений), и это то, что представляет собой ASIC: комбинация аналоговых функций, цифровых функций, программируемой логики, программируемой контроллеры и разные типы памяти в одном чипе . ASIC также может быть единственным возможным решением, когда ваша система должна достичь высокой энергоэффективности (например, минимальная джоул / операция) или очень высокой производительности (например, минимальная задержка или самая высокая операция / секунда).

Разработка ASIC обходится очень дорого (100 тыс. Евро, часто гораздо больше), но затраты на производство тысяч кремниевых пластин после первоначальных инвестиций невелики (от центов до десятков центов на чип). Они также занимают несколько месяцев на разработку, проверку и производство, и требуют очень сложной методологии и невероятно дорогих инструментов разработки.

Вот почему они используются для приложений большого объема (например, бытовой электроники) и приложений, где вы можете взимать огромную цену за чип (например, космическое оборудование, маршрутизаторы для интернет-провайдеров и т. Д.)

Некоторые ASIC интегрируют программируемую логику, такую ​​как FPGA, а некоторые FPGA интегрируют аналоговые блоки для конкретных приложений, поэтому различие не всегда простое, но в целом верно следующее:

• ПЛИС доступны как готовые, ASIC не являются
• Стоимость ПЛИС 10-1000 € за штуку, стоимость ASIC 0,1-10 € за штуку
• инструменты разработки для FPGA доступны, для ASIC это стоило целое состояние
• Системы FPGA могут быть разработаны в течение нескольких недель, ASIC займет месяцы
• ПЛИС менее энергоэффективны, чем ASIC, которые предназначены для энергоэффективности
• FPGA менее мощные, чем ASIC, которые предназначены для максимальной производительности
• ПЛИС доступны с ограниченным набором аналоговых функций, ASIC может быть разработан со всеми видами аналоговых функций (для управления питанием, обработки сигналов, интерфейса и т. Д.)

ASIC - это интегральная схема (ИС), предназначенная для конкретного использования, а не предназначенная для общего использования. Например, чип, предназначенный для работы в цифровом диктофоне, является ASIC. Программируемые в полях массивы затворов (FPGA) - это современная технология для создания макета или прототипа из стандартных деталей; программируемые логические блоки и программируемые межсоединения позволяют использовать одну и ту же FPGA во многих различных приложениях. Для меньших конструкций и меньших объемов производства FPGA могут быть более экономически эффективными, чем ASIC, даже в производстве.

Говорит википедия ..

ASIC имеют большую полезность в аэрокосмических приложениях. Поскольку они не программируются в полевых условиях, они более устойчивы к радиации. Как правило, это важно для космических применений, из-за суровых условий, и для военных применений, где аппаратное обеспечение может нуждаться в работе в условиях наведенного излучения.

В больших объемах ASIC могут быть фактически дешевле, чем FPGA, например, в высокопроизводительных ракетах.

Недостатком ASIC является то, что, поскольку логика сгорела в схеме, вы должны сделать это правильно, прежде чем раскрутить большую партию. ПЛИС часто используются для первоначальной разработки с дизайном ASIC, и фантастика наступает относительно поздно, когда основная логика ясна.

ASIC - это специализированные микросхемы, которые предназначены для конкретного применения или цели. Я бы сказал, что что-то вроде процессора A6 на новом Apple iPhone будет хорошим примером ASIC. Все на нем должно быть разработано с нуля, поэтому, как правило, неповторяющиеся затраты или затраты на исследования, которые в него входят, действительно высоки. Таким образом, обычно ASIC используются, когда микросхемы будут производиться в очень больших количествах, так что общая стоимость каждой микросхемы очень мала. Стоимость каждого IC определяется

Стоимость каждой ИС = переменные затраты + (неповторяющиеся затраты / объем микросхем), где переменные затраты - это стоимость изготовления каждого микросхемы, а единовременные затраты - это сумма, которая ушла на проектирование первоначальной ИС.

Однако FPGA - это интегральные микросхемы, которые служат более универсальному назначению и доступны с полки, как кто-то уже упоминал ранее. Но это более дешевый вариант, только когда вам нужно несколько микросхем. Выходя из состояния конечности, и это должно служить лишь попыткой понять разницу, я могу сказать, что, если бы для процессора iPhone A6 использовалась технология FPGA и очевидное количество iPhone, которые продает Apple, техника FPGA была бы дороже для Apple по сравнению с методом ASIC. Вы могли бы взять последнее утверждение с щепоткой соли.