FPGA در مقابل ASIC: تعاریف و تفاوت ها

FPGA و ASIC دو نوع اصلی از مهمترین فناوری های تراشه هستند که در مدارهای مجتمع استفاده می شوند. اما آنها برای اهداف مختلفی استفاده می شوند زیرا از جنبه های مختلف ویژگی های متفاوتی دارند. اگر تفاوت بین آنها را روشن نکنید یا از آنها در مکان نامناسب استفاده کنید، ممکن است متحمل ضرر شوید.

در این صفحه به معرفی FPGA و ASIC می پردازیم و تفاوت ویژگی ها و برنامه های کاربردی بین آنها را معرفی می کنیم، می توانید از طریق این اشتراک گذاری به مشکل پی ببرید و یاد بگیرید که چگونه بهترین را برای تجارت خود انتخاب کنید. بیایید به خواندن ادامه دهیم!

اشتراک گذاری مراقبت است!

محتوا

● ASIC چیست؟

● FPGA چیست؟

● تفاوت FPGA و ASIC چیست؟

● پاسخ به برخی سوالات مهم

● نتیجه

ASIC چیست؟

ASIC مخفف Application-Specific Integrated Circuit است. علاوه بر این، همانطور که از نام آن پیداست، تراشه ای است که هدفی را که برای آن طراحی شده است انجام می دهد و اجازه برنامه ریزی مجدد یا اصلاح را نمی دهد. که به نوبه خود به این معنی است که پس از اتمام برنامه ریزی نمی تواند عملکرد دیگری را انجام دهد یا برنامه دیگری را اجرا کند.

از آنجا که طراحی ASIC برای یک عملکرد خاص است، این تعیین می کند که تراشه چگونه برنامه ریزی خود را دریافت می کند. فرآیند برنامه نویسی خود شامل کشیدن مدار حاصل به طور دائم به داخل سیلیکون است.

از نظر کاربردها، فناوری تراشه ASIC در دستگاه‌های الکترونیکی مانند لپ‌تاپ، تلفن‌های هوشمند و تلویزیون‌ها استفاده می‌شود تا به شما ایده‌ای از دامنه استفاده از آنها بدهد.

FPGA چیست؟

Field Programmable Gate Array یا FPGA در رقابت مستقیم با فناوری تراشه ASIC است. همچنین، FPGA، در اصل، تراشه ای است که می تواند برنامه ریزی و برنامه ریزی مجدد شود تا عملکردهای متعددی را در هر نقطه از زمان انجام دهد.

علاوه بر این، یک تراشه واحد از هزاران واحد به نام بلوک های منطقی تشکیل شده است که با اتصالات قابل برنامه ریزی مرتبط هستند. را مدار FPGA با اتصال چندین بلوک قابل تنظیم ساخته شده است و ساختار داخلی سفت و سختی دارد. به طور خلاصه، یک FPGA اساسا یک نسخه قابل برنامه ریزی از یک ASIC است.

به طور کلی، FPGA دارای عملکرد کلی است که اجازه می دهد برنامه نویسی مطابق با مشخصات شما باشد. با این حال، مانند بسیاری از چیزها در زندگی، عوارض جانبی تطبیق پذیری FPGA وجود دارد. در این مورد، افزایش هزینه، افزایش تاخیر داخلی و محدودیت عملکرد آنالوگ است.

مقدمه ای بر FPGA

تفاوت FPGA و ASIC چیست؟

در چند پاراگراف بعدی، من مقایسه ای کنار هم از FPGA و ASIC از نظر کاربرد، قابلیت تجاری و جنبه های تکنولوژیکی ارائه خواهم داد. به طور خاص، آنها NRE، جریان طراحی، عملکرد و کارایی، هزینه، مصرف انرژی، اندازه، زمان عرضه به بازار، پیکربندی، موانع ورود، هزینه هر واحد، فرکانس عملیاتی، طرح های آنالوگ، برنامه ها هستند. به خاطر داشته باشید که هر دو فناوری در کاربردها و معیارهای مختلف برتری دارند و معمولاً بر اساس نیازهای فردی شما مطابق با انتخاب است.

NRE

NRE مخفف Non-Recurring Engineering cost است. همانطور که می توانید تصور کنید، با کلمات تکراری و هزینه ها، در یک جمله، هر کسب و کاری با شنیدن این دو کلمه نگران می شود. بنابراین، می توان با اطمینان گفت که این یک عامل تصمیم گیری ضروری است. علاوه بر این، در مورد ASIC، این به طور استثنایی بالا است، در حالی که، با FPGA، تقریباً وجود ندارد.

با این حال، در طرح بزرگ، هر چه مقدار مورد نیاز شما از نظر ASIC قابل توجه تر باشد، هزینه کل کمتر و کمتر می شود. علاوه بر این، FPGA می تواند به طور کلی برای شما هزینه بیشتری داشته باشد زیرا هزینه های فردی آن در هر واحد بالاتر از ASIC است.

جریان طراحی

هر مهندس و طراح PCB یک فرآیند طراحی بدون مشکل و ساده تر را ترجیح می دهد. فقط به این دلیل که کاری که انجام می دهید پیچیده است، به این معنی نیست که می خواهید خود فرآیند پیچیده باشد. بنابراین، از نظر سادگی جریان طراحی، FPGA پیچیدگی کمتری نسبت به ASIC دارد.

این به دلیل انعطاف پذیری، تطبیق پذیری FPGA، زمان کمتری برای عرضه به بازار و این واقعیت که قابل برنامه ریزی مجدد است. در حالی که، با ASIC، بیشتر از نظر جریان طراحی درگیر است زیرا قابل برنامه ریزی مجدد نیست و به ابزارهای اختصاصی EDA پرهزینه برای فرآیند طراحی نیاز دارد.

عملکرد و کارایی

از نظر عملکرد، ASIC با اختلاف کمی بهتر از FPGA عمل می کند، در درجه اول به دلیل مصرف انرژی کمتر و قابلیت های مختلف ممکن که می توانید روی یک تراشه قرار دهید. همچنین، FPGA ساختار داخلی سفت‌تری دارد، در حالی که، با ASIC، می‌توانید آن را به گونه‌ای طراحی کنید که در مصرف انرژی یا سرعت عالی باشد.

هزینه

حتی با افزایش هزینه NRE، تصور می شود ASIC مقرون به صرفه تر باشد، همه چیز در مقایسه با FPGA در نظر گرفته می شود، که تنها زمانی سودآور است که در مقادیر کمتر توسعه یابد.

مصرف برق

همانطور که قبلاً اشاره کردم، ASIC ها به انرژی کمتری نیاز دارند و بنابراین گزینه بهتری نسبت به آنها ارائه می دهند مصرف انرژی بالاتر FPGA. به خصوص با دستگاه های الکترونیکی که با باتری کار می کنند.

اندازه

از نظر اندازه، موضوع فیزیک است. با یک ASIC، طراحی آن برای یک عملکرد است. بنابراین، دقیقاً شامل تعداد دروازه های مورد نیاز برای برنامه مورد نظر است. با این حال، با چند منظوره بودن FPGA، یک واحد به دلیل ساختار داخلی و اندازه خاصی که نمی توانید تغییر دهید، به طور قابل توجهی بزرگتر خواهد شد.

وقت خریده

بنابراین، همانطور که قبلاً ذکر شد، FPGA به دلیل سادگی از نظر جریان طراحی، زمان سریع تری را نسبت به ASIC به بازار می دهد. علاوه بر این، ASIC همچنین به طرح‌بندی‌ها، فرآیندهای پشتیبان و تأیید پیشرفته نیاز دارد که همگی زمان‌بر هستند.

پیکر بندی

 

به طور کلی، آشکارترین تفاوت بین FPGA و ASIC قابلیت برنامه ریزی است. بنابراین، نتیجه منطقی در اینجا این است که FPGA گزینه های بیشتری را از نظر انعطاف پذیری ارائه می دهد. FPGA نه تنها منعطف است، بلکه عملکرد "قابل تعویض داغ" را نیز ارائه می دهد که امکان اصلاح را حتی در حین استفاده فراهم می کند.

موانع ورود

 

موانع ورود، در اصل، به دشواری در دستیابی به این فناوری ها و هزینه اولیه مرتبط با آن اشاره دارد. در ارجاع به ASIC، این به دلیل NRE و پیچیدگی طراحی و همچنین عملیات بسیار بالا است. گزارش‌ها نشان می‌دهند که توسعه ASIC می‌تواند به میلیون‌ها نفر برسد، در حالی که با FPGA، می‌توانید با کمتر از چند دلار (<5000 دلار) توسعه را شروع کنید.

هزینه هر واحد

 

اگرچه ASIC دارای NRE بالاتری است، اما هزینه هر واحد آن کمتر از FPGA است، که آنها را برای پروژه های طراحی تولید انبوه ایده آل می کند.

فرکانس

 

از نظر مشخصات طراحی، FPGA فرکانس های کاری محدودی دارد. این یکی از عوارض جانبی انعطاف پذیری آن (قابل برنامه ریزی مجدد) است. با این حال، با رویکرد متمرکز تر ASIC به عملکرد، می تواند در فرکانس های بالاتر کار کند.

طرح های آنالوگ

اگر طرح های شما آنالوگ باشد، نمی توانید از FPGA استفاده کنید. با این حال، در مورد ASIC، می‌توانید از سخت‌افزار آنالوگ مانند بلوک‌های RF (بلوتوث و وای‌فای)، مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال و موارد دیگر برای تسهیل طراحی آنالوگ خود استفاده کنید.

 

برنامه ها

 

اول از همه، این یک واقعیت است که انعطاف پذیری مناسب FPGA است، که آن را برای دستگاه ها و برنامه هایی که نیاز به تغییرات مکرر دارند، مانند طراحی، ایده آل می کند. تنظیم کننده DC / DC برای حفاظت از اضافه ولتاژ استفاده می شود. با این حال، ASIC برای برنامه‌های دائمی‌تر که نیازی به اصلاح ندارند، بهترین گزینه است. به طور کلی، اگر در حال طراحی یک پروژه از نوع تولید انبوه هستید، ASIC مسیر مقرون به صرفه تری است، مشروط بر اینکه دستگاه های شما نیازی به پیکربندی یا پیکربندی مجدد نداشته باشند.

پرسش و پاسخهای متداول

1. س: آیا FPGA مرده است؟

A: FPGA قطعا یک بن بست نیست. به دلیل پیکربندی مجدد آنها، تا زمانی که ASIC یک چیز باشد، هرگز منسوخ نمی شوند.

2. س: آیا برنامه ریزی در FPGA سخت است؟

پاسخ: فروشندگان FPGA به خود می بالند که محصولات آنها جایگزین های ایده آلی برای DSP، CPU و GPU هستند - حتی اگر همه آنها در یک دستگاه باشند - اما به خوبی شناخته شده است که برنامه ریزی آنها برای مهندسان نرم افزار دشوار است زیرا با پردازنده های سنتی متفاوت هستند.

3. س: FPGA چیست و چرا به آن می گویند؟

پاسخ: به اصطلاح آرایه گیت قابل برنامه ریزی میدانی (FPGA) به این دلیل است که ساختار آنها بسیار شبیه به فرم قدیمی "آرایه دروازه" مدار مجتمع خاص برنامه (ASIC) است.

4. س: FPGA چه کاری می تواند انجام دهد؟

A: FPGA به ویژه برای مدار مجتمع خاص برنامه (ASIC) یا نمونه سازی پردازنده مفید است. FPGA را می توان تا زمانی که طراحی ASIC یا پردازنده کامل شود و خطایی وجود نداشته باشد و ساخت واقعی ASIC نهایی آغاز شود دوباره برنامه ریزی کرد. اینتل از FPGA برای نمونه سازی اولیه تراشه جدید استفاده می کند.

نتیجه

● چگونه تنظیم کننده میکرومژول LTM4641 به طور موثر از اضافه ولتاژ جلوگیری می کند؟

● چگونه پاسخ گذرا یک رگولاتور سوئیچینگ را اندازه گیری کنیم؟

● چگونه مدارهای Crowbar Overvoltage Thyristor SCR از منابع تغذیه در برابر اضافه ولتاژ محافظت می کند؟

● راهنمای نهایی برای دیودهای زنر در سال 2021