ASIC vs. FPGA: Unterschied und Vergleich

Ein einzigartiger IC-Typ namens anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis ist in der Hardware weit verbreitet.

ASICs und FPGAs sind Arten von Mikrochips. Für eine Person, die neu auf dem Gebiet des VLSI- oder Hardwaredesigns ist, ist es wichtig, den Unterschied zwischen ASIC und FPGA zu verstehen.

Key Take Away

1. ASICs (Application Specific Integrated Circuits) werden speziell für eine bestimmte Anwendung entwickelt, während FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) neu programmierbar und für verschiedene Anwendungen anpassbar sind.
2. ASICs bieten eine höhere Leistung und einen geringeren Stromverbrauch als FPGAs, haben aber höhere Entwicklungskosten und längere Produktionszeiten.
3. FPGAs bieten Flexibilität bei Designänderungen und sind daher ideal für Prototyping und Tests, während ASICs eher für die Massenproduktion und feste Anwendungen geeignet sind.

ASIC vs. FPGA

Der Unterschied zwischen ASIC und FPGA ist, dass ASIC für einen bestimmten Zweck entwickelt wurde, wie die CPU eines Mobiltelefons, während FPGA ein Mikrochip ist, der viele Programme für viele Anwendungen ausführt.

ASIC steht für Application Security Integrated Circuit. Es ist eine Art von Schaltung, die von Ingenieuren für eine bestimmte Art von Anwendung hergestellt wurde.

Die Kosten pro Produktion von ASICs sind geringer, wodurch sie wesentlich kompatibler sind. Sie sind komplex aufgebaut und können nicht umprogrammiert werden.

FPGA werden von Ingenieuren in Prototypen verwendet, während sie ein Produkt mit beschreibenden Sprachen wie entwerfen VHDL oder Verilog.

Sie sind nützlich für den Einsatz in Geräten wie Fahrzeugen oder der Bildverarbeitung in Sicherheitsgeräten, da sie von Zeit zu Zeit aktualisiert werden können. Sie haben ein einfaches Design.

Vergleichstabelle

Vergleichsparameter	ASIC	FPGA
Design	ASIC hat ein komplexeres Design.	FPGS hat ein einfaches und schnelleres Design.
Praktika	ASIC benötigt sieben komplexe Stufen.	FPGA hat einfache und schnellere Stufen.
Neuprogrammierung	ASIC kann nicht umprogrammiert werden.	FPGA kann umprogrammiert werden.
Leistung	ASIC hat eine bessere Leistung als FPGA.	FPGA bietet eine geringere Leistung als ASIC.
Kompatibel	ASIC ist weitgehend kompatibel mit FPGA.	Da die Kosten pro Produktion höher sind als bei FPGA, ist es weniger kompatibel als ASIC.
Massenproduktion	ASICs sind für die Massenproduktion geeignet.	FPGAs sind nicht für die Massenproduktion geeignet.

Was ist ASIC?

ASIC steht für Application Security Integrated Circuit.

ASIC ist eine anwendungsbasierte Schaltung, die nur für eine Anwendung entwickelt und hergestellt wird. Es erlaubt einem nicht, es neu zu programmieren, nachdem es produziert wurde.

Es ist eine Chip-Technologie, die verschiedene Anwendungen hat. Im Allgemeinen werden sie von Ingenieuren verwendet.

Da sie nicht manipulierbar sind, nutzen Ingenieure sie für dauerhafte Anwendungen, zu denen auch Geräte wie Smartphones oder Computer usw. gehören.

ASICs sind nicht für den allgemeinen Gebrauch gedacht. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, wie Gate-Arrays, kundenspezifischen Designs usw.

Die Funktionsweise von ASICs hängt vom ASIC-Typ ab. Wie das Gate-Array bieten ASICs nur eine Möglichkeit zur Anpassung, indem die Verbindungen zwischen den Transistoren manipuliert werden.

Aber sie erfüllen begrenzte Funktionen. Die Standardzellen-ASICs sind anpassbarer als die Gate-Array-ASICs.

Die vollständig kundenspezifisch gestalteten ASICs ermöglichen eine vollständige Anpassung mithilfe von Scratch für die eigenen genauen Spezifikationen.

Beispielsweise ist die CPU in einem Mobiltelefon eine Art ASIC.

Was ist FPGA?

FPGA steht für Field Programmable Gate Array. Dabei handelt es sich um einen Mikroprozessor, eine Verschlüsselungseinheit oder eine Grafikkarte, die programmiert werden kann.

Es besteht aus vielen CLBs (konfigurierbaren Logikblöcken). Sie implementieren die Logikfunktionen.

Sie können auch Siliziumblöcke für viele Funktionen wie Block-RAM, DSP-Blöcke usw. enthalten.

Es ist eine Schaltung, die einmal programmiert oder viele Male neu programmiert werden kann.

Die Designs werden mit beschreibenden Sprachen wie VHDL oder Verilog erstellt.

Zur Erkennung von FPGAs werden zwei Arten von Klassifizierungen vorgenommen: anhand der Anordnung der Blöcke oder anhand der verwendeten Programmiersprache.

Es gibt drei Arten von Anordnungen von FPGAs: symmetrische Arrays, zeilenbasierte Architektur und hierarchische PLDs.

Symmetrische Arrays bestehen aus Reihen und Spalten von Logikblöcken. Eine reihenbasierte Architektur ist eine Anordnung, bei der es eine Reihe von Logikblöcken und programmierbaren Ressourcen gibt.

Hierarchisches PLD ist eine Anordnung, die ein viel typischeres und komplexeres Layout hat.

In den FPGAs werden drei Arten von Programmiersprachen verwendet: SRAM-basierte FPGAs, Anti-Fuse-basierte FPGAs und Flash-basierte FPGAs.

SRAM-basierte FPGAs verwenden eine Art externen Speicher, der interne Flash-Blöcke verwendet. Die Anti-Fuse-basierten FPGAs können nur einmal programmiert werden. Zur Speicherung werden Flash-basierte FPGAs verwendet, um die Daten bei einem Stromausfall beizubehalten.

Hauptunterschiede zwischen ASIC und FPGA

1. ASIC-Design-Flow ist viel komplexer und designintensiver als FPGAs.
2. ASICs umfassen sieben Phasen, um ein vollständiges Design zu erhalten, während der Designfluss von FPGAs einfach und schneller ist.
3. FPGA kann umprogrammiert werden, da es eingeschränkte Funktionen ausführt, während ASIC nicht umprogrammiert werden kann.
4. ASIC haben eine viel bessere Leistung und bieten mehr Effizienz als FPGA.
5. ASICs haben mehr NRE Kosten als FPGAs.
6. ASICs haben einen geringeren Stromverbrauch als FPGAs.
7. ASICs sind für die Massenproduktion geeignet, während FPGAs nicht für die Massenproduktion geeignet sind.
8. ASICs werden verwendet, wenn die Anwendungen nicht häufig aktualisiert werden müssen, während FPGAs verwendet werden, wenn die Anwendungen von Zeit zu Zeit aktualisiert werden müssen.
9. Da der ASIC daher nicht geändert werden kann, muss der Designer sicher sein, bevor er ihn erstellt, insbesondere wenn er in großen Mengen erstellt wird, während FPGA es einem Designer ermöglicht, Dinge von Zeit zu Zeit zu ändern und zu ändern.
10. Die Kosten pro Produktion sind bei der Herstellung von ASIC niedriger als bei FPGA. Dadurch wird ASIC viel kompatibler als FPGA.

Bibliographie

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2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026269205003927

Letzte Aktualisierung: 18. Juni 2023