ASIC versus FPGA: verschil en vergelijking

Een uniek type IC, de toepassingsspecifieke geïntegreerde schakeling, is heel gebruikelijk in de hardware.

ASIC's en FPGA's zijn soorten microchips. Voor iemand die nieuw is op het gebied van VLSI of hardwareontwerp, is het belangrijk om het verschil tussen ASIC en FPGA te begrijpen.

Key Takeaways

1. ASIC's (Application Specific Integrated Circuits) zijn op maat ontworpen voor een specifieke toepassing, terwijl FPGA's (Field Programmable Gate Arrays) herprogrammeerbaar en aanpasbaar zijn voor verschillende toepassingen.
2. ASIC's bieden hogere prestaties en een lager stroomverbruik dan FPGA's, maar hebben hogere ontwikkelingskosten en langere productietijden.
3. FPGA's bieden flexibiliteit bij ontwerpwijzigingen, waardoor ze ideaal zijn voor prototyping en testen, terwijl ASIC's meer geschikt zijn voor massaproductie en vaste toepassingen.

ASIC versus FPGA

Het verschil tussen ASIC en FPGA is dat ASIC is ontworpen voor een specifiek doel, zoals de CPU van een mobiele telefoon, terwijl FPGA een microchip is die veel programma's voor veel toepassingen uitvoert.

ASIC staat voor Application Security Integrated Circuit. Het is een soort circuit gemaakt door ingenieurs voor een specifiek type toepassing.

De kosten per productie van ASIC's zijn lager, waardoor ze veel beter compatibel zijn. Ze hebben een complex ontwerp en kunnen niet opnieuw worden geprogrammeerd.

FPGA's worden door ingenieurs gebruikt in prototypes tijdens het ontwerpen van een product met behulp van beschrijvende talen zoals VHDL of Verilog.

Ze zijn handig om te gebruiken in apparaten zoals voertuigen of beeldverwerking in beveiligingsapparatuur, omdat ze van tijd tot tijd kunnen worden geüpgraded. Ze hebben een eenvoudig ontwerp.

Vergelijkingstabel

Parameters van vergelijking:	ASIC	FPGA
Design	ASIC heeft een complexer ontwerp.	FPGS heeft een eenvoudig en sneller ontwerp.
stages	ASIC heeft zeven complexe stadia nodig.	FPGA heeft eenvoudige en snellere stadia.
Herprogrammering	ASIC kan niet opnieuw worden geprogrammeerd.	FPGA kan opnieuw worden geprogrammeerd.
Performance	ASIC presteert beter dan FPGA.	FPGA biedt lagere prestaties dan ASIC.
Compatibel	ASIC is veel compatibel met FPGA.	Omdat de kosten per productie hoger zijn dan bij FPGA, is het minder compatibel dan ASIC.
Massaproductie	ASIC's zijn geschikt voor grootschalige productie.	FPGA's zijn niet geschikt voor grootschalige productie.

Wat is ASIC?

ASIC staat voor Application Security Integrated Circuit.

ASIC is een applicatiegebaseerd circuit dat is ontworpen en vervaardigd voor slechts één applicatie. Het staat iemand niet toe om te herprogrammeren nadat het is geproduceerd.

Het is een chiptechnologie die verschillende toepassingen heeft. Over het algemeen worden ze gebruikt door ingenieurs.

Omdat ze niet kunnen worden gemanipuleerd, gebruiken ingenieurs ze voor permanente toepassingen, waaronder apparaten zoals smartphones of computers, enz.

ASIC's zijn niet bedoeld voor algemeen gebruik. Ze zijn er in verschillende soorten, zoals poortarrays, aangepaste ontwerpen, enz.

De werking van ASIC's hangt af van het type ASIC. Net als de gate-array bieden ASIC's slechts één mogelijkheid voor aanpassing door de verbindingen tussen de transistors te manipuleren.

Maar ze vervullen beperkte functies. De ASIC's met standaardcellen zijn beter aanpasbaar dan de ASIC's met gate-array.

Met de volledig op maat gemaakte ASIC's kan iemand volledig worden aangepast met behulp van scratch voor hun eigen exacte specificaties.

De CPU in een mobiele telefoon is bijvoorbeeld een soort ASIC.

Wat is FPGA?

FPGA staat voor Field Programmable Gate Array. Het is een microprocessor, een coderingseenheid of een grafische kaart die kan worden geprogrammeerd.

Het bestaat uit vele CLB's (configureerbare logische blokken). Ze implementeren de logische functies.

Ze kunnen ook siliciumblokken bevatten voor veel functies, zoals Block RAM, DSP-blokken, enz.

Het is een schakeling die eenmalig kan worden geprogrammeerd of vele malen kan worden geherprogrammeerd.

De ontwerpen worden gemaakt met behulp van beschrijvende talen zoals VHDL of Verilog.

Er worden twee soorten classificaties uitgevoerd om FPGA's te herkennen: door de indeling van de blokken of door de gebruikte programmeertaal.

Er zijn drie soorten arrangementen van FPGA's: symmetrische arrays, op rijen gebaseerde architectuur en hiërarchische PLD's.

Symmetrische arrays zijn opgebouwd uit rijen en kolommen van logische blokken. Op rijen gebaseerde architectuur is een opstelling met een rij logische blokken en programmeerbare bronnen.

Hiërarchische PLD is een regeling die een veel typischere en complexere lay-out heeft.

In de FPGA's worden drie soorten programmeertalen gebruikt: op SRAM gebaseerde FPGA's, op anti-fuse gebaseerde FPGA's en op flash gebaseerde FPGA's.

Op SRAM gebaseerde FPGA's gebruiken een type extern geheugen dat interne flash-blokken gebruikt. De op anti-zekering gebaseerde FPGA's kunnen slechts één keer worden geprogrammeerd. Flash-gebaseerde FPGA's worden gebruikt voor opslag om de gegevens te behouden wanneer de stroom uitvalt.

Belangrijkste verschillen tussen ASIC en FPGA

1. ASIC-ontwerpstroom is veel complexer en ontwerpintensiever dan FPGA's.
2. ASIC's omvatten zeven fasen om het ontwerp compleet te maken, terwijl de ontwerpstroom van FPGA's eenvoudig en sneller is.
3. FPGA kan opnieuw worden geprogrammeerd omdat het beperkte functies vervult, terwijl ASIC niet opnieuw kan worden geprogrammeerd.
4. ASIC heeft veel betere prestaties en biedt meer efficiëntie dan FPGA.
5. ASIC's hebben meer NRE kosten dan FPGA's.
6. ASIC's hebben een lager stroomverbruik dan FPGA's.
7. ASIC's zijn geschikt voor grootschalige productie, terwijl FPGA's niet geschikt zijn voor grootschalige productie.
8. ASIC's worden gebruikt wanneer de applicaties niet vaak hoeven te worden geüpgraded, terwijl FPGA's worden gebruikt wanneer de applicaties van tijd tot tijd moeten worden geüpgraded.
9. Aangezien de ASIC dus niet kan worden gewijzigd, moet de ontwerper er zeker van zijn voordat hij het maakt, vooral wanneer het in bulk wordt gemaakt, terwijl FPGA een ontwerper in staat stelt om van tijd tot tijd dingen te veranderen en aan te passen.
10. De kosten per productie zijn lager bij het produceren van ASIC dan bij FPGA. Waardoor ASIC veel meer compatibel is dan FPGA.

Referenties

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

Laatst bijgewerkt: 18 juni 2023