FPGA vs. ASIC: Definições e Diferenças

FPGA e ASIC são os dois tipos principais das tecnologias de chip mais importantes usadas em circuitos integrados. Mas eles são usados ​​para propósitos diferentes porque possuem características diferentes em muitos aspectos. Se você não estiver claro com as diferenças entre eles ou usá-los no lugar errado, poderá sofrer perdas.

Nesta página, vamos apresentar o que é FPGA e ASIC, e as diferenças de características e aplicações entre eles, você pode descobrir o problema e aprender a escolher o melhor para o seu negócio através deste compartilhamento. Vamos continuar lendo!

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Conteúdo

● O que é ASIC?

● O que é FPGA?

● Quais são as diferenças entre FPGA e ASIC?

● Perguntas frequentes

● Conclusão

O que é ASIC?

ASIC significa Circuito Integrado Específico do Aplicativo. Além disso, como o nome indica, é um chip que atende ao propósito para o qual foi projetado e não permite reprogramação ou modificação. O que, por sua vez, significa que ele não pode executar outra função ou executar outro aplicativo depois que a programação for concluída.

Uma vez que o projeto do ASIC é para uma função específica, isso determina como o chip recebe sua programação. O próprio processo de programação consiste em desenhar o circuito resultante permanentemente no silício.

Em termos de aplicações, a tecnologia do chip ASIC está em uso em dispositivos eletrônicos, como laptops, smartphones e TVs, para dar uma ideia do escopo de seu uso.

O que é FPGA?

O Field Programmable Gate Array ou FPGA está em competição direta com a tecnologia de chip ASIC. Além disso, o FPGA é, em essência, um chip que pode ser programado e reprogramado para executar várias funções em qualquer ponto no tempo.

Além disso, um único chip é composto por milhares de unidades chamadas de blocos lógicos, que são vinculadas a interconexões programáveis. O circuito de FPGA é feito através da ligação de vários blocos configuráveis, e possui uma estrutura interna rígida. Em resumo, um FPGA é essencialmente uma versão programável de um ASIC.

No geral, o FPGA oferece funcionalidade geral que permite a programação de acordo com suas especificações. No entanto, como a maioria das coisas na vida, existem efeitos colaterais da versatilidade do FPGA. Nesse caso, é um custo aumentado, um atraso interno aumentado e uma funcionalidade analógica limitada.

Introdução ao FPGA

Quais são as diferenças entre FPGA e ASIC?

Nos próximos parágrafos, fornecerei uma comparação lado a lado de FPGA e ASIC em termos de aplicação, viabilidade comercial e aspectos tecnológicos. Especificamente, eles são NRE, fluxo de projeto, desempenho e eficiência, custo, consumo de energia, tamanho, tempo de colocação no mercado, configuração, barreiras à entrada, custo por unidade, frequência de operação, projetos analógicos, aplicações. Tenha em mente que ambas as tecnologias se destacam em várias aplicações e critérios, e geralmente se transforma em qual atende às suas necessidades individuais em relação à escolha.

NRE

NRE significa custos de engenharia não recorrentes. Como você pode imaginar, com as palavras recorrente e custos, na mesma frase, toda empresa se preocupa ao ouvir essas duas palavras. Portanto, é seguro dizer que este é um fator decisivo essencial. Além disso, no caso do ASIC, isso é excepcionalmente alto, enquanto, com o FPGA, é quase inexistente.

No entanto, no grande esquema, o custo total fica menor e menor quanto mais significativa for a quantidade necessária em termos de ASIC. Além disso, o FPGA pode custar mais no geral, uma vez que seus custos individuais são mais elevados por unidade do que o ASIC.

Fluxo de Design

Todo engenheiro e projetista de PCBs prefere um processo de projeto mais simples e sem problemas. Só porque o que você faz é complexo, não significa que você deseja que o próprio processo seja complicado. Portanto, em termos de simplicidade de fluxo de design, o FPGA é muito menos complicado do que o ASIC.

Isto é devido ao A flexibilidade, versatilidade do FPGA, menor tempo de colocação no mercado e o fato de ser reprogramável. Considerando que, com o ASIC, ele está mais envolvido em termos de fluxo de design porque não é reprogramável e requer ferramentas EDA dedicadas e caras para o processo de design.

Desempenho e Eficiência

Em termos de desempenho, o ASIC supera o FPGA por uma pequena margem, principalmente devido ao menor consumo de energia e às várias funcionalidades possíveis que você pode colocar em um único chip. Além disso, o FPGA possui uma estrutura interna mais rígida, enquanto que, com um ASIC, você pode projetá-lo para se destacar em consumo de energia ou velocidade.

Custo

Mesmo com o aumento do custo do NRE, acredita-se que o ASIC seja mais econômico, considerando todas as coisas em comparação com o FPGA, que só é lucrativo quando desenvolvido em quantidades menores.

Consumo de energia

Como mencionei anteriormente, os ASICs requerem menos energia e, portanto, fornecem uma opção melhor do que o maior consumo de energia FPGA. Especialmente com dispositivos eletrônicos que funcionam com bateria.

Tamanho

Em termos de tamanho, é uma questão de física. Com um ASIC, seu design é para uma funcionalidade; portanto, consiste precisamente no número de portas necessárias para a aplicação desejada. No entanto, com a multifuncionalidade do FPGA, uma única unidade será significativamente maior, por causa de sua estrutura interna e um tamanho específico que você não pode alterar.

Time to Market

Assim, como mencionado anteriormente, o FPGA oferece um time to market mais rápido do que o ASIC devido à sua simplicidade em termos de fluxo de projeto. Além disso, o ASIC também requer layouts, processos de back-end e verificação avançada, todos demorados.

Configuração

 

No geral, a diferença mais aparente entre FPGA e ASIC é a programabilidade. Portanto, a conclusão lógica aqui é que o FPGA oferece mais opções em termos de flexibilidade. O FPGA não é apenas flexível, mas também fornece funcionalidade “hot-swappable” que permite modificação mesmo durante o uso.

Barreiras à entrada

 

As barreiras à entrada, em essência, referem-se à dificuldade em adquirir essas tecnologias e ao custo inicial associado a elas. Em referência ao ASIC, isso é excepcionalmente alto devido ao NRE e à complexidade do projeto e da operação. Os relatórios indicam que o desenvolvimento do ASIC pode chegar a milhões, enquanto com o FPGA, você pode começar o desenvolvimento com menos de alguns mil dólares (<$5000).

Custo por unidade

 

Embora o ASIC tenha um NRE mais alto, seu custo por unidade é menor que o do FPGA, o que os torna ideais para projetos de design de produção em massa.

Frequência de operação

 

Em termos de especificações de projeto, o FPGA possui frequências operacionais limitadas. Este é um daqueles efeitos colaterais de sua flexibilidade (reprogramável). No entanto, com uma abordagem ASIC mais focada na funcionalidade, ele pode operar em frequências mais altas.

Projetos Analógicos

Se seus projetos forem analógicos, você não poderá usar FPGA. No entanto, no caso do ASIC, você pode utilizar hardware analógico como blocos de RF (Bluetooth e WiFi), conversores analógico para digital e muito mais para facilitar seus projetos analógicos.

 

Aplicações

 

Em primeiro lugar, é fato que a flexibilidade é o ponto forte do FPGA, o que o torna ideal para dispositivos e aplicações que requerem modificações frequentes, como Regulador DC / DC usado para proteção contra sobretensão. No entanto, o ASIC é mais adequado para aplicações mais permanentes que não requerem modificação. No geral, se você estiver projetando um projeto do tipo produção em massa, o ASIC é a rota mais econômica a seguir, desde que seus dispositivos não precisem de configuração ou reconfiguração.

Perguntas Frequentes

1. P: O FPGA está morto?

R: FPGA definitivamente não é um beco sem saída. Por causa de sua reconfigurabilidade, enquanto o ASIC existir, eles nunca se tornarão obsoletos.

2. P: É difícil programar em FPGA?

R: Os fornecedores de FPGA se gabam de que seus produtos são alternativas ideais para DSP, CPU e GPU - mesmo que estejam todos em um dispositivo - mas é sabido que eles são difíceis de programar para engenheiros de software porque são diferentes dos processadores tradicionais.

3. P: O que é FPGA e por que é chamado?

R: A chamada matriz de portas programáveis ​​em campo (FPGA) é porque sua estrutura é muito semelhante à forma desatualizada "matriz de portas" de circuito integrado específico de aplicação (ASIC).

4. P: O que o FPGA pode fazer?

R: O FPGA é particularmente útil para circuito integrado específico de aplicação (ASIC) ou prototipagem de processador. O FPGA pode ser reprogramado até que o projeto do ASIC ou do processador seja concluído e não haja erros, e a fabricação do ASIC final começa. Intel usa FPGA para prototipar o novo chip.

Conclusão

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