ASIC と FPGA: 違いと比較

特定用途向け集積回路と呼ばれる独特のタイプの IC は、ハードウェアでは非常に一般的です。

ASIC と FPGA はマイクロチップの一種です。 VLSI やハードウェア設計の分野に不慣れな人にとって、ASIC と FPGA の違いを理解することは重要です。

主要な取り組み

1. ASIC (特定用途向け集積回路) は特定のアプリケーション向けにカスタム設計されていますが、FPGA (フィールド プログラマブル ゲート アレイ) は再プログラム可能で、さまざまな用途に適応できます。
2. ASIC は、FPGA よりも高性能で低消費電力ですが、開発コストが高く、生産時間が長くなります。
3. FPGA は設計変更に柔軟に対応できるため、試作やテストに最適ですが、ASIC は大量生産や固定アプリケーションにより適しています。

ASIC と FPGA の比較

ASICとの違い FPGA ASIC は携帯電話の CPU のように特定の目的のために設計されているのに対し、FPGA は多くのアプリケーションで多くのプログラムを実行するマイクロチップです。

ASIC は Application Security Integrated Circuit の略です。 これは、特定のタイプのアプリケーションのためにエンジニアによって作成されたタイプの回路です。

ASIC の製造あたりのコストが低くなり、互換性が大幅に高まります。 これらは複雑な設計になっており、再プログラムすることはできません。

FPGA は、次のような記述言語を使用して製品を設計する際に、プロトタイプのエンジニアによって使用されます。 VHDL またはVerilog。

これらは随時アップグレードできるため、車両などの電化製品やセキュリティ アプライアンスの画像処理で使用すると便利です。 シンプルなデザインです。

比較表

比較のパラメータ	ASIC	FPGA
設計	ASIC の設計はより複雑です。	FPGS はシンプルで高速な設計です。
インターンシップ	ASIC には XNUMX つの複雑な段階が必要です。	FPGA には、シンプルで高速なステージがあります。
再プログラミング	ASIC は再プログラムできません。	FPGA は再プログラムできます。
性能	ASIC は FPGA よりもパフォーマンスが優れています。	FPGA は ASIC よりも低いパフォーマンスを提供します。
互換性のあります	ASIC は FPGA との互換性が高いです。	生産あたりのコストが FPGA よりも高いため、ASIC よりも互換性が低くなります。
大量生産	ASIC は大量生産に適しています。	FPGA は大量生産には適していません。

ASICとは何ですか？

ASIC は Application Security Integrated Circuit の略です。

ASIC は、XNUMX つのアプリケーション用に設計および製造されたアプリケーション ベースの回路です。 製造後に再プログラムすることはできません。

様々な用途を持つチップ技術です。 通常、エンジニアが使用します。

これらは操作できないため、エンジニアはスマートフォンやコンピューターなどのデバイスを含む恒久的なアプリケーションにそれらを使用します。

ASIC は一般的な使用を目的としたものではありません。 ゲートアレイ、カスタムデザインなど、さまざまなタイプがあります。

動作する ASIC は、ASIC のタイプによって異なります。 ゲート アレイと同様に、ASIC は、トランジスタ間の接続を操作することによって、カスタマイズの機会を XNUMX 回だけ提供します。

しかし、それらは限られた機能しか実行しません。 スタンダード セル ASIC は、ゲート アレイ ASIC よりもカスタマイズ可能です。

フルカスタム設計の ASIC により、独自の正確な仕様に合わせてスクラッチを使用して完全なカスタマイズを行うことができます。

たとえば、携帯電話の CPU は ASIC の一種です。

FPGAとは何ですか？

FPGAはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイの略です。 これは、プログラム可能なマイクロプロセッサ、暗号化ユニット、またはグラフィック カードです。

これは、多くの CLB (構成可能なロジック ブロック) で構成されています。 それらはロジック機能を実装します。

また、ブロック RAM、DSP ブロックなどの多くの機能用のシリコン ブロックを含めることもできます。

一度プログラムすることも、何度もプログラムし直すこともできる回路です。

デザインは、VHDL や Verilog などの記述言語を使用して作成されます。

FPGA を認識するには、ブロックの配置または使用されるプログラミング言語による XNUMX 種類の分類が行われます。

FPGA の配置には、対称アレイ、行ベース アーキテクチャ、および階層 PLD の XNUMX 種類があります。

対称配列は、論理ブロックの行と列で構成されます。 行ベースのアーキテクチャは、論理ブロックとプログラム可能なリソースの行がある配置です。

階層型 PLD は、より典型的で複雑なレイアウトを持つ配置です。

FPGA では、SRAM ベースの FPGA、アンチヒューズ ベースの FPGA、およびフラッシュ ベースの FPGA の XNUMX 種類のプログラミング言語が使用されます。

SRAM ベースの FPGA は、内部フラッシュ ブロックを使用するタイプの外部メモリを使用します。 アンチヒューズベースの FPGA は XNUMX 回しかプログラムできません。 フラッシュベースのFPGAは、電源が切れたときにデータを保持するストレージとして使用されます。

ASIC と FPGA の主な違い

1. ASIC デザイン フローは、FPGA よりもはるかに複雑で、デザイン集約的です。
2. ASIC では設計を完了するまでに XNUMX つの段階が必要ですが、FPGA の設計フローはシンプルで高速です。
3. FPGA は機能が制限されているため再プログラムできますが、ASIC は再プログラムできません。
4. ASIC は FPGA よりもはるかに優れたパフォーマンスと効率を提供します。
5. ASICにはさらに多くの機能があります NRE FPGA よりもコストがかかります。
6. ASIC は FPGA よりも消費電力が低くなります。
7. ASIC は大量生産に適していますが、FPGA は大量生産には適していません。
8. ASIC はアプリケーションが頻繁にアップグレードする必要がない場合に使用されますが、FPGA はアプリケーションが時々アップグレードする必要がある場合に使用されます。
9. このように ASIC を変更することはできないため、特に大量に作成する場合は、設計者はそれを作成する前に確認する必要がありますが、FPGA では設計者が時々物事を変更したり変更したりできます。
10. FPGA よりも ASIC を生産する場合、生産あたりのコストが低くなります。 したがって、ASIC は FPGA よりもはるかに互換性があります。

参考文献

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

最終更新日 : 18 年 2023 月 XNUMX 日