ASIC مقابل FPGA: الفرق والمقارنة

نوع فريد من IC يسمى الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق شائع جدًا في الأجهزة.

ASICs و FPGAs هي أنواع من الرقائق الدقيقة. بالنسبة لشخص جديد في مجال VLSI أو تصميم الأجهزة ، من المهم فهم الفرق بين ASIC و FPGA.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تم تصميم ASICs (الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق) خصيصًا لتطبيق معين ، في حين أن FPGAs (مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية) قابلة لإعادة البرمجة وقابلة للتكيف مع الاستخدامات المختلفة.
2. تقدم ASICs أداءً أعلى واستهلاكًا أقل للطاقة من FPGAs ولكن لها تكاليف تطوير أعلى وأوقات إنتاج أطول.
3. توفر FPGAs المرونة في تغييرات التصميم ، مما يجعلها مثالية للنماذج الأولية والاختبار ، في حين أن ASICs أكثر ملاءمة للإنتاج الضخم والتطبيقات الثابتة.

ASIC مقابل FPGA

الفرق بين ASIC وFPGA هو أن ASIC مصمم لغرض محدد، مثل وحدة المعالجة المركزية للهاتف المحمول، في حين أن FPGA عبارة عن شريحة دقيقة تنفذ العديد من البرامج للعديد من التطبيقات.

ASIC تعني الدائرة المتكاملة لأمان التطبيقات. إنه نوع من الدوائر يصنعه المهندسون لنوع معين من التطبيقات.

تكلفة إنتاج ASICs أقل ، مما يجعلها أكثر توافقًا. لها تصميم معقد ولا يمكن إعادة برمجتها.

يستخدم المهندسون FPGA في النماذج الأولية أثناء تصميم المنتج باستخدام لغات وصفية مثل VHDL أو Verilog.

من المفيد استخدامها في الأجهزة مثل المركبات أو معالجة الصور في الأجهزة الأمنية لأنه يمكن ترقيتها من وقت لآخر. لديهم تصميم بسيط.

جدول المقارنة

ما هو ASIC؟

ASIC تعني الدائرة المتكاملة لأمان التطبيقات.

ASIC عبارة عن دائرة قائمة على التطبيقات تم تصميمها وتصنيعها لتطبيق واحد فقط. لا يسمح لأحد بإعادة البرمجة بعد إنتاجه.

إنها تقنية شرائح لها تطبيقات مختلفة. بشكل عام ، يتم استخدامها من قبل المهندسين.

نظرًا لعدم إمكانية التلاعب بها ، يستخدمها المهندسون للتطبيقات الدائمة ، والتي تشمل أجهزة مثل الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر ، وما إلى ذلك.

ASICs غير مخصص للاستخدام العام. تأتي في أنواع مختلفة ، مثل مصفوفات البوابة ، والتصميمات المخصصة ، وما إلى ذلك.

يعتمد عمل ASIC على نوع ASIC. مثل مصفوفة البوابة ، تمنح ASICs فرصة واحدة فقط للتخصيص من خلال معالجة الاتصالات بين الترانزستورات.

لكنهم يؤدون وظائف محدودة. تعد ASICs للخلية القياسية أكثر قابلية للتخصيص من ASICs لصفيف البوابة.

تسمح بطاقات ASIC ذات التصميم المخصص الكامل للفرد بإجراء التخصيص الكامل باستخدام نقطة الصفر لمواصفاتهم الدقيقة.

على سبيل المثال ، وحدة المعالجة المركزية في الهاتف المحمول هي نوع من ASIC.

ما هو FPGA؟

يرمز FPGA إلى مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية. إنه معالج دقيق أو وحدة تشفير أو بطاقة رسومات يمكن برمجتها.

وهي مكونة من العديد من CLBs (كتل منطقية قابلة للتكوين). يقومون بتنفيذ وظائف المنطق.

يمكن أن تحتوي أيضًا على كتل السيليكون للعديد من الوظائف مثل Block RAM وكتل DSP وما إلى ذلك.

إنها دائرة يمكن برمجتها مرة واحدة أو يمكن إعادة برمجتها عدة مرات.

يتم إنشاء التصميمات باستخدام لغات وصفية مثل VHDL أو Verilog.

يتم إجراء نوعين من التصنيفات للتعرف على FPGAs: بترتيب الكتل أو بواسطة لغة البرمجة المستخدمة.

هناك ثلاثة أنواع من ترتيبات FPGA: المصفوفات المتماثلة ، والعمارة القائمة على الصفوف ، والمخططات الهرمية PLD.

تتكون المصفوفات المتماثلة من صفوف وأعمدة من كتل منطقية. البنية القائمة على الصفوف هي ترتيب حيث يوجد صف من الكتل المنطقية والموارد القابلة للبرمجة.

PLD الهرمي هو ترتيب يحتوي على تخطيط أكثر نموذجية وتعقيدًا.

تُستخدم ثلاثة أنواع من لغات البرمجة في FPGAs: FPGAs المستندة إلى SRAM ، و FPGAs القائمة على الانصهار ، و FPGAs المستندة إلى الفلاش.

تستخدم FPGAs المستندة إلى SRAM نوعًا من الذاكرة الخارجية التي تستخدم كتل فلاش داخلية. لا يمكن برمجة FPGAs المستندة إلى الصمامات إلا مرة واحدة. تُستخدم FPGAs المستندة إلى الفلاش للتخزين للاحتفاظ بالبيانات عند انقطاع التيار الكهربائي.

الاختلافات الرئيسية بين ASIC و FPGA

1. يعد تدفق تصميم ASIC أكثر تعقيدًا وكثافة في التصميم من FPGAs.
2. تتضمن ASICs سبع مراحل لإكمال التصميم ، في حين أن تدفق تصميم FPGAs بسيط وأسرع.
3. يمكن إعادة برمجة FPGA لأنه يؤدي وظائف محدودة ، بينما لا يمكن إعادة برمجة ASIC.
4. تتمتع ASIC بأداء أفضل بكثير وتوفر كفاءة أكثر من FPGA.
5. تكاليف ASICs NRE أكثر من FPGAs.
6. تتمتع ASICs باستهلاك طاقة أقل من FPGAs.
7. تناسب ASICs الإنتاج بكميات كبيرة ، في حين أن FPGAs ليست مناسبة للإنتاج بكميات كبيرة.
8. يتم استخدام ASICs حيث لا تحتاج التطبيقات إلى تدرج متكرر ، في حين يتم استخدام FPGAs عندما تحتاج التطبيقات إلى التدرج من وقت لآخر.
9. نظرًا لأنه لا يمكن تغيير ASIC ، يحتاج المصمم إلى التأكد قبل صنعه ، خاصة عند تصنيعه بكميات كبيرة ، بينما يسمح FPGA للمصمم بتغيير الأشياء وتغييرها من وقت لآخر.
10. تكلفة الإنتاج أقل أثناء إنتاج ASIC من FPGA. وبالتالي جعل ASIC أكثر توافقًا من FPGA.

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4068926/
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026269205003927