FPGAとASIC：定義と違い

FPGAとASICは、集積回路で使用される最も重要なチップテクノロジのXNUMXつの主なタイプです。 しかし、多くの面で異なる特性を持っているため、それらは異なる目的で使用されます。 それらの違いがはっきりしない場合や、間違った場所で使用すると、損失を被る可能性があります。

このページでは、FPGAとASICとは何か、およびそれらの特性とアプリケーションの違いを紹介します。この共有を通じて、問題を見つけ、ビジネスに適したものを選択する方法を学ぶことができます。 読み続けましょう！

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コンテンツ

● ASICとは何ですか？

● FPGAとは何ですか？

● FPGAとASICの違いは何ですか？

● よくある質問

● まとめ

ASICとは何ですか？

ASICは、特定用途向け集積回路の略です。 さらに、その名前が示すように、それはそれが設計された目的を果たし、再プログラミングまたは変更を許可しないチップです。 つまり、プログラミングが完了すると、別の機能を実行したり、別のアプリケーションを実行したりすることはできません。

から ASICの設計 は特定の機能のためのものであり、これはチップがそのプログラミングをどのように受け取るかを決定します。 プログラミングプロセス自体は、結果として得られる回路を永久にシリコンに引き込むことで構成されます。

アプリケーションに関しては、ASICチップ技術は、ラップトップ、スマートフォン、TVなどの電子機器で使用されており、それらの使用範囲を把握できます。

FPGAとは何ですか？

フィールドプログラマブルゲートアレイまたはFPGAは、ASICチップテクノロジと直接競合しています。 また、FPGAは、本質的に、任意の時点で多数の機能を実行するようにプログラムおよび再プログラムできるチップです。

さらに、単一のチップは、プログラム可能な相互接続でリンクされたロジックブロックと呼ばれる数千のユニットで構成されています。 The FPGAの回路 いくつかの構成可能なブロックを接続することによって作られ、それは堅い内部構造を持っています。 要約すると、FPGAは本質的にASICのプログラム可能なバージョンです。

全体として、FPGAは、仕様に合わせたプログラミングを可能にする一般的な機能を提供します。 ただし、人生のほとんどのものと同様に、FPGAの汎用性には副作用があります。 この場合、コストが増加し、内部遅延が増加し、アナログ機能が制限されます。

FPGAの概要

FPGAとASICの違いは何ですか？

次のいくつかの段落では、アプリケーション、商業的実行可能性、および技術的側面の観点から、FPGAとASICの両方を並べて比較します。 具体的には、NRE、設計フロー、パフォーマンスと効率、コスト、消費電力、サイズ、市場投入までの時間、構成、参入障壁、単位コストあたり、動作周波数、アナログ設計、アプリケーションです。 どちらのテクノロジーもさまざまなアプリケーションや基準に優れており、通常、選択に関して個々のニーズに合わせて進化することを忘れないでください。

NRE

NREは、非反復エンジニアリングコストの略です。 ご想像のとおり、繰り返しとコストという言葉を同じ文で使用すると、すべての企業がこれらのXNUMXつの言葉を聞いたときに懸念を抱きます。 したがって、これが重要な決定要因であると言っても過言ではありません。 さらに、ASICの場合、これは非常に高くなりますが、FPGAの場合はほとんど存在しません。

ただし、グランドスキームでは、ASICの観点から必要な量が重要になるほど、総コストは低くなります。 さらに、FPGAの個々のコストはASICよりもユニットあたりのコストが高いため、FPGAのコストは全体的に高くなる可能性があります。

デザインフロー

すべてのエンジニアとPCB設計者は、よりトラブルのない単純な設計プロセスを好みます。 あなたがしていることが複雑だからといって、プロセス自体を複雑にしたいという意味ではありません。 したがって、デザインフローの単純さの観点から、FPGAはASICよりも複雑ではありません。

これは、 FPGAの柔軟性、汎用性、市場投入までの時間の短縮、および再プログラム可能であるという事実。 一方、ASICを使用すると、再プログラムできないため、設計フローの面でより複雑になり、設計プロセスにコストのかかる専用のEDAツールが必要になります。

パフォーマンスと効率性

パフォーマンスの点では、ASICはFPGAをわずかに上回っています。これは主に、消費電力が低く、単一チップに重ねることができるさまざまな機能が可能なためです。 また、FPGAの内部構造はより堅固ですが、ASICを使用すると、消費電力や速度に優れた設計を行うことができます。

費用

NREコストが増加しても、ASICの方が費用効果が高いと考えられており、FPGAと比較すると、すべてが考慮されています。FPGAは、少量で開発した場合にのみ利益をもたらします。

消費電力

前に述べたように、ASICは必要な電力が少ないため、 高消費電力FPGA。 特に電池式の電子機器の場合。

サイズ

サイズに関しては、それは物理学の問題です。 ASICの場合、その設計はXNUMXつの機能のためのものです。 したがって、目的のアプリケーションに必要なゲートの数だけで構成されます。 ただし、FPGAの多機能性により、XNUMXつのユニットは、その内部構造と変更できない特定のサイズのために、大幅に大きくなります。

製品化までの時間

したがって、前述のように、FPGAは、設計フローの点で単純であるため、ASICよりも市場投入までの時間を短縮できます。 さらに、ASICにはレイアウト、バックエンドプロセス、高度な検証も必要であり、これらはすべて時間がかかります。

　

 

全体として、FPGAとASICの最も明らかな違いはプログラム可能性です。 したがって、ここでの論理的な結論は、FPGAは柔軟性の点でより多くのオプションを提供するということです。 FPGAは柔軟性があるだけでなく、使用中でも変更できる「ホットスワップ可能な」機能も提供します。

参入障壁

 

参入障壁とは、本質的に、これらのテクノロジーを取得することの難しさと、それに関連する初期費用を指します。 ASICに関しては、NREと設計および操作の複雑さのために、これは非常に高くなります。 レポートによると、ASIC開発は数百万に及ぶ可能性がありますが、FPGAを使用すると、数グランド（<$ 5000）未満で開発を開始できます。

単位コストあたり

 

ASICのNREは高くなりますが、ユニットあたりのコストはFPGAよりも低く、大量生産の設計プロジェクトに最適です。

動作周波数

 

設計仕様に関して、FPGAの動作周波数は限られています。 これは、その柔軟性（再プログラム可能）の副作用のXNUMXつです。 ただし、ASICの機能へのより焦点を絞ったアプローチにより、より高い周波数で動作できます。

アナログデザイン

デザインがアナログの場合、FPGAを使用することはできません。 ただし、ASICの場合は、RFブロック（BluetoothおよびWiFi）、アナログ-デジタルコンバーターなどのアナログハードウェアを利用して、アナログ設計を容易にすることができます。

 

アプリケーション

 

まず第一に、柔軟性はFPGAの強みであり、設計などの頻繁な変更が必要なデバイスやアプリケーションに最適です。 過電圧保護に使用されるDC / DCレギュレータ。 ただし、ASICは、変更を必要としない、より永続的なアプリケーションに最適です。 全体として、大量生産タイプのプロジェクトを設計している場合、デバイスが構成または再構成を必要としない限り、ASICはより費用効果の高いルートです。

よくある質問

1. Q：FPGAはデッドですか？

A：FPGAは間違いなく行き止まりではありません。 それらの再構成可能性のために、ASICが重要である限り、それらは決して時代遅れになることはありません。

2. Q：FPGAでプログラミングするのは難しいですか？

A：FPGAベンダーは、自社の製品がDSP、CPU、GPUの理想的な代替品であると自慢していますが、それらがすべてXNUMXつのデバイスに含まれている場合でも、従来のプロセッサとは異なるため、ソフトウェアエンジニアがプログラミングするのは難しいことはよく知られています。

3. Q：FPGAとは何ですか？なぜそのように呼ばれるのですか？

A：いわゆるフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）は、その構造が特定用途向け集積回路（ASIC）の古い「ゲートアレイ」形式と非常に似ているためです。

4. Q：FPGAで何ができますか？

A：FPGAは、特定用途向け集積回路（ASIC）またはプロセッサのプロトタイピングに特に役立ちます。 FPGAは、ASICまたはプロセッサの設計が完了し、エラーが発生せず、最終的なASICの実際の製造が開始されるまで再プログラムできます。 IntelはFPGAを使用して新しいチップのプロトタイプを作成します。

まとめ

● LTM4641μModuleレギュレータはどのように効率的に過電圧を防止しますか？

● スイッチングレギュレータの過渡応答を測定する方法は？

● SCRサイリスタの過電圧クロウバー回路はどのように電源を過電圧から保護しますか？

● 2021年のツェナーダイオードの究極のガイド

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