FPGA مقابل ASIC: التعريفات والاختلافات

FPGA و ASIC هما النوعان الأساسيان لأهم تقنيات الرقائق المستخدمة في الدوائر المتكاملة. لكنها تستخدم لأغراض مختلفة لأن لها خصائص مختلفة في العديد من الجوانب. إذا لم تكن واضحًا في الاختلافات بينها أو استخدمتها في المكان الخطأ ، فقد تتعرض لخسائر.

في هذه الصفحة ، سنقدم ما هو FPGA و ASIC ، والاختلافات في الخصائص والتطبيقات بينهما ، يمكنك معرفة المشكلة ومعرفة كيفية اختيار الأفضل لعملك من خلال هذه المشاركة. دعنا نواصل القراءة!

المشاركة تعنى الاهتمام!

وصف المنتج

● ما هو ASIC؟

● ما هو FPGA؟

● ما هي الاختلافات بين FPGA و ASIC؟

● الأسئلة الشائعة

● وفي الختام

ما هو ASIC؟

ASIC تعني الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق. علاوة على ذلك ، كما يوحي الاسم ، فهي شريحة تخدم الغرض الذي صممت من أجله ولا تسمح بإعادة البرمجة أو التعديل. وهذا بدوره يعني أنه لا يمكنه أداء وظيفة أخرى أو تنفيذ تطبيق آخر بمجرد اكتمال البرمجة.

منذ تصميم ASIC لوظيفة معينة ، وهذا يحدد كيفية تلقي الشريحة لبرمجتها. تتكون عملية البرمجة نفسها من سحب الدائرة الناتجة بشكل دائم في السيليكون.

فيما يتعلق بالتطبيقات ، تُستخدم تقنية شرائح ASIC في الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون ، لإعطائك فكرة عن نطاق استخدامها.

ما هو FPGA؟

صفيف البوابة القابلة للبرمجة الميدانية أو FPGA في منافسة مباشرة مع تقنية شرائح ASIC. أيضًا ، FPGA هي ، في جوهرها ، شريحة يمكن برمجتها وإعادة برمجتها لأداء وظائف عديدة في أي نقطة زمنية واحدة.

علاوة على ذلك ، تتكون الشريحة الواحدة من آلاف الوحدات التي تسمى الكتل المنطقية ، والتي ترتبط بوصلات قابلة للبرمجة. ال دارة FPGA يتم تصنيعه عن طريق توصيل العديد من الكتل القابلة للتكوين ، وله هيكل داخلي صلب. باختصار ، FPGA هو في الأساس نسخة قابلة للبرمجة من ASIC.

بشكل عام ، يوفر FPGA وظائف عامة تسمح بالبرمجة وفقًا لمواصفاتك. ومع ذلك ، مثل معظم الأشياء في الحياة ، هناك آثار جانبية لتعدد استخدامات FPGA. في هذه الحالة ، تكون التكلفة متزايدة ، وتأخيرًا داخليًا متزايدًا ، ووظائف تمثيلية محدودة.

مقدمة إلى FPGA

ما هي الاختلافات بين FPGA و ASIC؟

خلال الفقرات العديدة التالية ، سأقدم مقارنة جنبًا إلى جنب لكل من FPGA و ASIC من حيث التطبيق والجدوى التجارية والجوانب التكنولوجية. على وجه التحديد ، هي NRE ، وتدفق التصميم ، والأداء والكفاءة ، والتكلفة ، واستهلاك الطاقة ، والحجم ، والوقت للتسويق ، والتكوين ، والحواجز التي تحول دون الدخول ، وتكلفة الوحدة ، وتردد التشغيل ، والتصميمات التناظرية ، والتطبيقات. ضع في اعتبارك أن كلتا التقنيتين تتفوقان في تطبيقات ومعايير مختلفة ، وعادة ما يتم نقلها إلى أيهما يناسب احتياجاتك الفردية فيما يتعلق بالاختيار.

نادر

NRE تعني تكاليف الهندسة غير المتكررة. كما يمكنك أن تتخيل ، مع تكرار الكلمات والتكاليف ، في نفس الجملة ، فإن كل شركة تشعر بالقلق عندما تسمع هاتين الكلمتين. لذلك ، من الآمن أن نقول إن هذا عامل حاسم أساسي. علاوة على ذلك ، في حالة ASIC ، يكون هذا مرتفعًا بشكل استثنائي ، بينما ، مع FPGA ، فهو غير موجود تقريبًا.

ومع ذلك ، في المخطط الكبير ، تقل التكلفة الإجمالية وتنخفض كلما زادت أهمية الكمية التي تحتاجها من حيث ASIC. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكلفك FPGA بشكل عام نظرًا لأن تكاليفها الفردية أعلى لكل وحدة من ASIC.

تدفق تصميم

يفضل كل مهندس ومصمم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عملية تصميم أكثر بساطة وخالية من المتاعب. فقط لأن ما تفعله معقد ، لا يعني أنك تريد أن تكون العملية نفسها معقدة. لذلك ، من حيث بساطة تدفق التصميم ، فإن FPGA أقل تعقيدًا من ASIC.

هذا يرجع إلى مرونة وتعدد استخدامات FPGA، ووقت أقصر للتسويق ، وحقيقة أنه قابل لإعادة البرمجة. بينما ، مع ASIC ، تشارك بشكل أكبر من حيث تدفق التصميم لأنها غير قابلة لإعادة البرمجة ، وتتطلب أدوات EDA مخصصة مكلفة لعملية التصميم.

الأداء والكفاءة

من حيث الأداء ، يتفوق ASIC في الأداء على FPGA بهامش صغير ، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض استهلاك الطاقة والوظائف المختلفة الممكنة التي يمكنك وضعها على شريحة واحدة. أيضًا ، تتمتع FPGA بهيكل داخلي أكثر صلابة ، بينما باستخدام ASIC ، يمكنك تصميمه للتميز في استهلاك الطاقة أو السرعة.

التكلفة

حتى مع زيادة تكلفة NRE ، يُعتقد أن ASIC أكثر فعالية من حيث التكلفة ، حيث يتم اعتبار جميع الأشياء مقارنة بـ FPGA ، والتي تكون مربحة فقط عند تطويرها بكميات أصغر.

استهلاك الطاقة

كما ذكرت سابقًا ، تتطلب أجهزة ASIC طاقة أقل وبالتالي توفر خيارًا أفضل من ارتفاع استهلاك الطاقة FPGA. خاصة مع الأجهزة الإلكترونية التي تعمل بالبطارية.

حجم

من حيث الحجم ، إنها مسألة فيزياء. مع ASIC ، يكون تصميمه لوظيفة واحدة ؛ لذلك ، فهو يتكون بالضبط من عدد البوابات المطلوبة للتطبيق المطلوب. ومع ذلك ، مع الوظائف المتعددة لـ FPGA ، ستكون الوحدة الواحدة أكبر بشكل ملحوظ ، بسبب هيكلها الداخلي وحجمها المحدد الذي لا يمكنك تغييره.

الوقت إلى السوق

لذلك ، كما ذكرنا سابقًا ، يوفر FPGA وقتًا للتسويق أسرع من ASIC نظرًا لبساطته من حيث تدفق التصميم. علاوة على ذلك ، يتطلب ASIC أيضًا تخطيطات وعمليات خلفية وتحقق متقدمًا ، وكلها تستغرق وقتًا طويلاً.

الاعداد

 

بشكل عام ، يتمثل الاختلاف الأكثر وضوحًا بين FPGA و ASIC في قابلية البرمجة. لذلك ، فإن الاستنتاج المنطقي هنا هو أن FPGA يوفر المزيد من الخيارات من حيث المرونة. FPGA ليست مرنة فحسب ، ولكنها توفر أيضًا وظيفة "قابلة للتبديل السريع" التي تسمح بالتعديل حتى أثناء الاستخدام.

الحواجز أمام دخول

 

تشير العوائق التي تحول دون الدخول ، في جوهرها ، إلى صعوبة الحصول على هذه التقنيات والتكلفة الأولية المرتبطة بها. بالإشارة إلى ASIC ، هذا مرتفع بشكل استثنائي بسبب NRE وتعقيد التصميم والتشغيل. تشير التقارير إلى أن تطوير ASIC يمكن أن يصل إلى الملايين ، بينما مع FPGA ، يمكنك البدء في التطوير بأقل من بضعة آلاف (<5000 دولار).

حسب تكلفة الوحدة

 

على الرغم من أن ASIC لديها NRE أعلى ، إلا أن التكلفة لكل وحدة أقل من تكلفة FPGA ، مما يجعلها مثالية لمشاريع تصميم الإنتاج الضخم.

تردد التشغيل

 

من حيث مواصفات التصميم ، فإن FPGA لها ترددات تشغيل محدودة. هذه واحدة من تلك الآثار الجانبية لمرونتها (قابلة لإعادة البرمجة). ومع ذلك ، مع نهج ASIC الأكثر تركيزًا للوظائف ، يمكن أن يعمل على ترددات أعلى.

التصاميم التناظرية

إذا كانت تصميماتك تناظرية ، فلن تتمكن من استخدام FPGA. ومع ذلك ، في حالة ASIC ، يمكنك استخدام الأجهزة التناظرية مثل كتل RF (Bluetooth و WiFi) والمحولات التناظرية إلى الرقمية والمزيد لتسهيل تصميماتك التناظرية.

 

Applicatons

 

بادئ ذي بدء ، إنها حقيقة أن المرونة هي بدلة FPGA القوية ، مما يجعلها مثالية للأجهزة والتطبيقات التي تتطلب تعديلًا متكررًا ، مثل التصميم يستخدم منظم DC / DC لحماية الجهد الزائد. ومع ذلك ، فإن ASIC هو الأنسب للتطبيقات الدائمة التي لا تتطلب تعديلًا. بشكل عام ، إذا كنت تقوم بتصميم مشروع من نوع الإنتاج الضخم ، فإن ASIC هو الطريق الأكثر فعالية من حيث التكلفة ، بشرط ألا تتطلب أجهزتك التكوين أو إعادة التكوين.

الأسئلة المتكررة

1. س: هل FPGA ميت؟

ج: إن FPGA بالتأكيد ليس طريقًا مسدودًا. نظرًا لإمكانية إعادة تشكيلها ، طالما أن ASIC شيء ، فلن تصبح قديمة أبدًا.

2. س: هل من الصعب البرمجة على FPGA؟

ج: يتباهى بائعو FPGA بأن منتجاتهم هي بدائل مثالية لـ DSP ووحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات - حتى لو كانت جميعها في جهاز واحد - ولكن من المعروف جيدًا أنه يصعب على مهندسي البرمجيات البرمجة لأنها تختلف عن المعالجات التقليدية.

3. س: ما هو FPGA ولماذا يسمى بذلك؟

ج: إن ما يسمى بمصفوفة البوابة الميدانية القابلة للبرمجة (FPGA) يرجع إلى أن هيكلها مشابه جدًا لشكل "مجموعة البوابة" القديم للدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق (ASIC).

4. س: ماذا يمكن أن تفعل FPGA؟

ج: يعد FPGA مفيدًا بشكل خاص في الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق (ASIC) أو النماذج الأولية للمعالج. يمكن إعادة برمجة FPGA حتى اكتمال تصميم ASIC أو المعالج ولا توجد أخطاء ، ويبدأ التصنيع الفعلي لـ ASIC النهائي. تستخدم Intel FPGA لعمل نموذج أولي للرقاقة الجديدة.

وفي الختام

● كيف LTM4641 μModule Regulator يمنع بكفاءة الجهد الزائد؟

● كيف يمكن قياس الاستجابة العابرة لمنظم التحويل؟

● كيف تحمي دوائر Crowbar ذات الجهد الزائد SCR Thyristor إمدادات الطاقة من الجهد الزائد؟

● الدليل النهائي لثنائيات زينر في عام 2021

اترك رسالة 

قائمة الرسالة