FPGA לעומת ASIC: הגדרות והבדלים

FPGA ו-ASIC הם שני הסוגים העיקריים של טכנולוגיות השבבים החשובות ביותר המשמשות במעגלים משולבים. אבל הם משמשים למטרות שונות כי יש להם מאפיינים שונים בהיבטים רבים. אם אתה לא ברור עם ההבדלים ביניהם או להשתמש בהם במקום הלא נכון, אתה עלול לסבול הפסדים.

בעמוד זה, נציג מהו FPGA ו-ASIC, ואת ההבדלים במאפיינים והיישומים ביניהם, תוכלו לגלות את הבעיה וללמוד כיצד לבחור את הטוב יותר עבור העסק שלכם באמצעות נתח זה. בואו נמשיך לקרוא!

שיתוף הוא אכפתיות!

תוֹכֶן

● מה זה ASIC?

● מה זה FPGA?

● מה ההבדלים בין FPGA ל-ASIC?

● שאלות נפוצות

● סיכום

מה זה ASIC?

ASIC ראשי תיבות של Application-Specific Integrated Circuit. יתר על כן, כפי שהשם מרמז, זהו שבב המשרת את המטרה שלשמה הוא תוכנן ואינו מאפשר תכנות מחדש או שינוי. מה, בתורו, אומר שהוא לא יכול לבצע פונקציה אחרת או לבצע יישום אחר לאחר השלמת התכנות.

מאז העיצוב של ASIC מיועד לפונקציה ספציפית, זה קובע כיצד השבב מקבל את התכנות שלו. תהליך התכנות עצמו מורכב משיכת המעגל שנוצר לצמיתות לתוך הסיליקון.

מבחינת יישומים, טכנולוגיית שבב ASIC נמצאת בשימוש במכשירים אלקטרוניים כגון מחשבים ניידים, סמארטפונים וטלוויזיות, כדי לתת לך מושג לגבי היקף השימוש בהם.

מה זה FPGA?

מערך שערים לתכנות שדה או FPGA נמצא בתחרות ישירה עם טכנולוגיית שבב ASIC. כמו כן, FPGA הוא, במהותו, שבב שניתן לתכנת ולתכנת מחדש לביצוע פונקציות רבות בכל נקודת זמן בודדת.

יתר על כן, שבב בודד מורכב מאלפי יחידות הנקראות בלוקים לוגיים, המקושרים עם חיבורים הניתנים לתכנות. ה המעגל של FPGA נוצר על ידי חיבור מספר בלוקים הניתנים להגדרה, ויש לו מבנה פנימי קשיח. לסיכום, FPGA הוא בעצם גרסה הניתנת לתכנות של ASIC.

בסך הכל, ה-FPGA מספק פונקציונליות כללית המאפשרת תכנות לפי המפרטים שלך. עם זאת, כמו רוב הדברים בחיים, יש תופעות לוואי של הרבגוניות של FPGA. במקרה זה, מדובר בעלות מוגברת, עיכוב פנימי מוגבר ופונקציונליות אנלוגית מוגבלת.

המבוא ל-FPGA

מה ההבדלים בין FPGA ל-ASIC?

במהלך הפסקאות הבאות, אספק השוואה זו לצד זו של FPGA ו-ASIC במונחים של יישום, כדאיות מסחרית והיבטים טכנולוגיים. באופן ספציפי, הם NRE, זרימת עיצוב, ביצועים ויעילות, עלות, צריכת חשמל, גודל, זמן לשוק, תצורה, חסמי כניסה, עלות ליחידה, תדירות פעולה, עיצובים אנלוגיים, יישומים. זכור ששתי הטכנולוגיות מצטיינות ביישומים וקריטריונים שונים, ובדרך כלל היא מתגלגלת לאלו המתאימים לצרכים האישיים שלך בהתייחס לבחירה.

NRE

NRE מייצג עלויות הנדסה לא חוזרות. כפי שאתה יכול לדמיין, כשהמילים חוזרות ועולות, באותו משפט, כל עסק מודאג כאשר הוא שומע את שתי המילים הללו. אז זה בטוח לומר שזהו גורם מכריע חיוני. יתרה מכך, במקרה של ASIC, זה גבוה במיוחד, בעוד שב-FPGA הוא כמעט לא קיים.

עם זאת, בתכנית הגדולה, העלות הכוללת הולכת ונעשית נמוכה יותר ככל שהכמות שתדרוש משמעותית יותר מבחינת ASIC. יתר על כן, FPGA יכול לעלות לך יותר בסך הכל מכיוון שהעלויות האישיות שלו גבוהות יותר ליחידה מאשר ASIC.

זרימת עיצוב

כל מהנדס ומעצב PCB מעדיף תהליך עיצוב נטול תקלות ופשטני יותר. זה שמה שאתה עושה הוא מורכב, לא אומר שאתה רוצה שהתהליך עצמו יהיה מסובך. לכן, מבחינת הפשטות של זרימת העיצוב, FPGA מסובך פחות מ-ASIC.

זה נובע מה- הגמישות, הרבגוניות של FPGA, זמן יציאה לשוק קצר יותר והעובדה שהוא ניתן לתכנות מחדש. בעוד, עם ASIC, הוא מעורב יותר במונחים של זרימת עיצוב כי זה לא ניתן לתכנות מחדש, וזה דורש כלי EDA ייעודיים יקרים עבור תהליך התכנון.

ביצועים ויעילות

מבחינת ביצועים, ASIC מתעלה על FPGA בהפרש קטן, בעיקר בשל צריכת חשמל נמוכה יותר והפונקציונליות השונות האפשריות שניתן לשכב על גבי שבב בודד. כמו כן, ל-FPGA מבנה פנימי קשיח יותר, בעוד שעם ASIC, אתה יכול לעצב אותו כך שיצטיין בצריכת חשמל או במהירות.

עלות

אפילו עם עלות ה-NRE המוגדלת, ASIC נחשב לחסכוני יותר, הכל בהשוואה ל-FPGA, שהם רווחיים רק כאשר הם מפתחים בכמויות קטנות יותר.

צריכת חשמל

כפי שציינתי קודם לכן, ASICs דורשים פחות כוח ולכן מספקים אפשרות טובה יותר מאשר צריכת חשמל גבוהה יותר FPGA. במיוחד עם מכשירים אלקטרוניים המופעלים על סוללות.

מידה

מבחינת גודל, זה עניין של פיזיקה. עם ASIC, העיצוב שלו מיועד לפונקציונליות אחת; לכן, הוא מורכב בדיוק ממספר השערים הנדרש ליישום הרצוי. עם זאת, עם הרב-פונקציונליות של FPGA, יחידה בודדת תהיה גדולה משמעותית, בגלל המבנה הפנימי שלה וגודל מסוים שלא ניתן לשנות.

זמן לשוק

אז, כפי שהוזכר קודם לכן, FPGA מספק זמן שיווק מהיר יותר מאשר ASIC בשל הפשטות שלו מבחינת זרימת העיצוב. יתרה מכך, ASIC דורש גם פריסות, תהליכי קצה ואימות מתקדם, כל אלה גוזלים זמן.

תְצוּרָה

 

בסך הכל, ההבדל הבולט ביותר בין FPGA ל-ASIC הוא יכולת התכנות. לכן, המסקנה ההגיונית כאן היא ש-FPGA מציע אפשרויות רבות יותר מבחינת גמישות. FPGA הוא לא רק גמיש, אלא הם גם מספקים פונקציונליות "ניתנת להחלפה חמה" המאפשרת שינוי גם בזמן השימוש.

מחסומים לכניסה

 

חסמי כניסה, בעצם, מתייחסים לקושי ברכישת טכנולוגיות אלו ולעלות המקדימה הכרוכה בכך. בהתייחס ל-ASIC, זה גבוה במיוחד בשל NRE ומורכבות העיצוב כמו גם התפעול. דיווחים מצביעים על כך שפיתוח ASIC יכול לנוע למיליונים, בעוד שעם FPGA, אתה יכול להתחיל בפיתוח עם פחות מכמה אלפים בודדים (<5000$).

עלות ליחידה

 

למרות של-ASIC יש NRE גבוה יותר, העלות שלו ליחידה נמוכה מזו של FPGA, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור פרויקטי עיצוב בייצור המוני.

תדירות הפעלה

 

מבחינת מפרטי עיצוב, ל-FPGA יש תדרי פעולה מוגבלים. זו אחת מתופעות הלוואי של הגמישות שלו (ניתנת לתכנות מחדש). עם זאת, עם גישה ממוקדת יותר של ASIC לפונקציונליות, הוא יכול לפעול בתדרים גבוהים יותר.

עיצובים אנלוגיים

אם העיצובים שלך אנלוגיים, לא תוכל להשתמש ב-FPGA. עם זאת, במקרה של ASIC, אתה יכול להשתמש בחומרה אנלוגית כמו בלוקי RF (Bluetooth ו-WiFi), ממירים אנלוגיים לדיגיטליים ועוד כדי להקל על העיצובים האנלוגיים שלך.

 

יישומים

 

קודם כל, עובדה היא שגמישות היא הצד החזק של FPGA, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור מכשירים ויישומים הדורשים שינויים תכופים, כמו עיצוב ווסת DC / DC משמש להגנת מתח יתר. עם זאת, ASIC מתאים ביותר ליישומים קבועים יותר שאינם דורשים שינוי. בסך הכל, אם אתם מתכננים פרויקט מסוג ייצור המוני, ה-ASIC הוא המסלול החסכוני יותר ללכת, בתנאי שהמכשירים שלכם לא דורשים הגדרה או הגדרה מחדש.

שאלות נפוצות

1. ש: האם FPGA מת?

ת: FPGA הוא בהחלט לא מבוי סתום. בגלל יכולת ההגדרה מחדש שלהם, כל עוד ASIC הוא דבר, הם לעולם לא יתיישנו.

2. ש: האם קשה לתכנת ב-FPGA?

ת: ספקי FPGA מתגאים בכך שהמוצרים שלהם הם אלטרנטיבות אידיאליות ל-DSP, CPU ו-GPU - גם אם כולם נמצאים במכשיר אחד - אבל זה ידוע שקשה למהנדסי תוכנה לתכנת אותם מכיוון שהם שונים ממעבדים מסורתיים.

3. ש: מהו FPGA ומדוע הוא נקרא כך?

ת: מה שנקרא מערך שערים לתכנות שדה (FPGA) נובע מכך שהמבנה שלהם דומה מאוד לצורת "מערך שער" המיושנת של מעגל משולב ספציפי ליישום (ASIC).

4. ש: מה FPGA יכול לעשות?

ת: FPGA שימושי במיוחד עבור מעגלים משולבים ספציפיים ליישום (ASIC) או אב טיפוס של מעבד. ניתן לתכנת מחדש את ה-FPGA עד להשלמת תכנון ה-ASIC או המעבד ואין שגיאות, והייצור בפועל של ה-ASIC הסופי מתחיל. אינטל משתמשת ב-FPGA לאב-טיפוס של השבב החדש.

סיכום

● כיצד מווסת LTM4641 μModule מונע ביעילות מתח יתר?

● כיצד למדוד תגובה חולפת של ווסת מיתוג?

● כיצד מתח יתר של תיריסטור SCR מגנים על ספקי כוח ממתח יתר?

● מדריך אולטימטיבי לדיודות זנר בשנת 2021

השאר הודעה 

רשימת הודעות