ASIC vs FPGA: differenza e confronto

Un tipo unico di IC chiamato circuito integrato specifico dell'applicazione è molto comune nell'hardware.

ASIC e FPGA sono tipi di microchip. Per una persona che è nuova nel campo del VLSI o della progettazione hardware, è importante comprendere la differenza tra ASIC e FPGA.

Punti chiave

1. Gli ASIC (Application Specific Integrated Circuits) sono progettati su misura per un'applicazione specifica, mentre gli FPGA (Field Programmable Gate Arrays) sono riprogrammabili e adattabili a vari usi.
2. Gli ASIC offrono prestazioni più elevate e un consumo energetico inferiore rispetto agli FPGA, ma hanno costi di sviluppo più elevati e tempi di produzione più lunghi.
3. Gli FPGA offrono flessibilità nelle modifiche di progettazione, rendendoli ideali per la prototipazione e il test, mentre gli ASIC sono più adatti per la produzione di massa e le applicazioni fisse.

ASIC contro FPGA

La differenza tra ASIC e FPGA è che l'ASIC è progettato per uno scopo specifico, come la CPU di un telefono cellulare, mentre l'FPGA è un microchip che esegue molti programmi per molte applicazioni.

ASIC è l'acronimo di Application Security Integrated Circuit. È un tipo di circuito realizzato da ingegneri per un tipo specifico di applicazione.

Il costo per produzione degli ASIC è inferiore, rendendoli molto più compatibili. Hanno un design complesso e non possono essere riprogrammati.

Gli FPGA vengono utilizzati dagli ingegneri nei prototipi durante la progettazione di un prodotto utilizzando linguaggi descrittivi come VHDL o Verlog.

Sono utili da utilizzare in dispositivi come i veicoli o l'elaborazione delle immagini in dispositivi di sicurezza perché possono essere aggiornati di volta in volta. Hanno un design semplice.

Tavola di comparazione

Parametri di confronto	ASIC	FPGA
Design	ASIC ha un design più complesso.	FPGS ha un design semplice e veloce.
stage	ASIC ha bisogno di sette fasi complesse.	FPGA ha stadi semplici e veloci.
Riprogrammare	L'ASIC non può essere riprogrammato.	L'FPGA può essere riprogrammato.
Prestazione	ASIC ha prestazioni migliori rispetto a FPGA.	L'FPGA offre prestazioni inferiori rispetto all'ASIC.
Compatibile	ASIC è molto compatibile con FPGA.	Poiché il costo per produzione è superiore a FPGA, lo rende meno compatibile di ASIC.
Produzione di massa	Gli ASIC sono adatti per la produzione di grandi volumi.	Gli FPGA non sono adatti per la produzione di grandi volumi.

Cos'è l'ASIC?

ASIC è l'acronimo di Application Security Integrated Circuit.

ASIC è un circuito basato su applicazioni progettato e prodotto per una sola applicazione. Non consente di riprogrammare dopo che è stato prodotto.

È una tecnologia di chip che ha varie applicazioni. Generalmente, sono usati dagli ingegneri.

Poiché non possono essere manipolati, gli ingegneri li utilizzano per applicazioni permanenti, che includono dispositivi come smartphone o computer, ecc.

Gli ASIC non sono pensati per un uso generale. Sono disponibili in vari tipi, come gate array, design personalizzati, ecc.

Il funzionamento degli ASIC dipende dal tipo di ASIC. Come il gate array, gli ASIC offrono solo un'opportunità di personalizzazione manipolando le connessioni tra i transistor.

Ma svolgono funzioni limitate. Gli ASIC cella standard sono più personalizzabili rispetto agli ASIC gate array.

Gli ASIC completamente personalizzati consentono di eseguire la personalizzazione completa utilizzando scratch per le proprie specifiche esatte.

Ad esempio, la CPU di un telefono cellulare è un tipo di ASIC.

Cos'è l'FPGA?

FPGA sta per Field Programmable Gate Array. È un microprocessore, un'unità di crittografia o una scheda grafica che può essere programmata.

È composto da molti CLB (blocchi logici configurabili). Implementano le funzioni logiche.

Possono anche contenere blocchi di silicio per molte funzioni come Block RAM, blocchi DSP, ecc.

È un circuito che può essere programmato una volta o può essere riprogrammato molte volte.

I design vengono creati utilizzando linguaggi descrittivi come VHDL o Verilog.

Per riconoscere gli FPGA vengono fatti due tipi di classificazioni: dalla disposizione dei blocchi o dal linguaggio di programmazione utilizzato.

Esistono tre tipi di disposizione degli FPGA: array simmetrici, architettura basata su righe e PLD gerarchici.

Gli array simmetrici sono costituiti da righe e colonne di blocchi logici. L'architettura basata su righe è una disposizione in cui è presente una riga di blocchi logici e risorse programmabili.

Il PLD gerarchico è una disposizione che ha un layout molto più tipico e complesso.

Negli FPGA vengono utilizzati tre tipi di linguaggi di programmazione: FPGA basati su SRAM, FPGA basati su anti-fuse e FPGA basati su flash.

Gli FPGA basati su SRAM utilizzano un tipo di memoria esterna che utilizza blocchi flash interni. Gli FPGA basati su anti-fuse possono essere programmati solo una volta. Gli FPGA basati su flash vengono utilizzati per l'archiviazione per conservare i dati quando l'alimentazione viene interrotta.

Principali differenze tra ASIC e FPGA

1. Il flusso di progettazione ASIC è molto più complesso e richiede un'intensa attività di progettazione rispetto agli FPGA.
2. Gli ASIC richiedono sette fasi per essere completati nella progettazione, mentre il flusso di progettazione degli FPGA è semplice e veloce.
3. L'FPGA può essere riprogrammato poiché svolge funzioni limitate, mentre l'ASIC non può essere riprogrammato.
4. L'ASIC ha prestazioni molto migliori e offre maggiore efficienza rispetto all'FPGA.
5. Gli ASIC ne hanno di più NRE costi rispetto agli FPGA.
6. Gli ASIC hanno un consumo energetico inferiore rispetto agli FPGA.
7. Gli ASIC sono adatti per la produzione di grandi volumi, mentre gli FPGA non sono adatti per la produzione di grandi volumi.
8. Gli ASIC vengono utilizzati laddove le applicazioni non necessitano di frequenti aggiornamenti, mentre gli FPGA vengono utilizzati quando le applicazioni necessitano di aggiornamenti di volta in volta.
9. Poiché l'ASIC non può essere modificato in tal modo, il progettista deve essere sicuro prima di realizzarlo, soprattutto quando lo fa in blocco, mentre l'FPGA consente a un progettista di cambiare e alterare le cose di volta in volta.
10. Il costo per produzione è inferiore durante la produzione di ASIC rispetto a FPGA. Rendendo così ASIC molto più compatibile di FPGA.

Riferimenti

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

Ultimo aggiornamento: 18 giugno 2023