W tym poście omówiono różnice między układami scalonymi specyficznymi dla aplikacji (ASIC) a układami bramek programowalnych przez użytkownika (FPGA), wraz z ich odpowiednimi przypadkami użycia. Tutaj omówimy, dlaczego można preferować układy ASIC od układów FPGA, co definiuje układ ASIC i warunki, w jakich układy ASIC są określane jako System na chipach (SoC). W tym artykule znajdziesz także informacje o tym, dlaczego stosuje się układy FPGA oraz wskazówki dotyczące wyboru układu FPGA.
Dlaczego używać ASIC zamiast FPGA?
Wybór układów ASIC zamiast FPGA często sprowadza się do kilku kluczowych zalet, jakie zapewniają układy ASIC:
- Wydajność: Układy ASIC są zoptymalizowane pod kątem określonych zadań, co pozwala im osiągnąć wyższą wydajność w porównaniu z układami FPGA, szczególnie w zastosowaniach wymagających dużej prędkości. Ta optymalizacja wydajności często skutkuje szybszym czasem przetwarzania i mniejszymi opóźnieniami.
- Efektywność energetyczna: Układy ASIC zużywają mniej energii niż układy FPGA do podobnych zadań, ponieważ zostały zaprojektowane specjalnie do określonej funkcji. Może to mieć kluczowe znaczenie w przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie lub zastosowań, w których zużycie energii jest poważnym problemem.
- Koszt w przypadku dużych wolumenów: Chociaż początkowy koszt rozwoju układów ASIC jest wyższy ze względu na procesy projektowania i produkcji, koszt jednostkowy znacznie spada przy dużych wolumenach. W przypadku produktów, które będą produkowane w dużych ilościach, układy ASIC stają się bardziej opłacalne niż układy FPGA.
- Rozmiar: Układy ASIC mogą być mniejsze w porównaniu z układami FPGA przy tej samej funkcjonalności. Jest to szczególnie korzystne w zastosowaniach, w których przestrzeń na płytce jest ograniczona.
Co to jest ASIC i kiedy ASIC nazywa się SoC?
ASIC, czyli układ scalony specyficzny dla aplikacji, to rodzaj układu scalonego zaprojektowanego do określonego zastosowania lub funkcji, a nie do użytku ogólnego. Układy ASIC są zwykle używane w urządzeniach, w których wydajność, wydajność i rozmiar mają kluczowe znaczenie.
Układy ASIC nazywane są systemami na chipach (SoC), gdy integrują wiele komponentów komputera lub systemu elektronicznego w jednym chipie. Może to obejmować nie tylko jednostkę przetwarzającą, ale także pamięć, porty wejścia/wyjścia i inne istotne elementy. Układy SoC umożliwiają bardziej kompaktowe konstrukcje, zmniejszają zużycie energii i mogą poprawić wydajność, minimalizując odległość, jaką dane muszą pokonać między komponentami.
Dlaczego używamy układów FPGA?
Układy FPGA, czyli macierze bramek programowalnych przez użytkownika, są używane z różnych powodów, w tym:
- Elastyczność: Układy FPGA można programować i przeprogramowywać po wyprodukowaniu. Umożliwia to programistom wprowadzanie zmian w projekcie nawet po wdrożeniu produktu, dostosowując się do zmieniających się wymagań.
- Szybkie prototypowanie: idealnie nadają się do prototypowania projektów przed przystąpieniem do produkcji układów ASIC, umożliwiając inżynierom szybkie testowanie i sprawdzanie koncepcji.
- Krótszy czas wprowadzenia produktu na rynek: Układy FPGA mogą znacznie skrócić czas potrzebny na wprowadzenie produktu na rynek, ponieważ nie wymagają długiego procesu produkcyjnego związanego z układami ASIC.
- Produkcja niskoseryjna: W przypadku produktów, które nie będą produkowane w dużych ilościach, układy FPGA mogą być bardziej ekonomiczne niż układy ASIC, biorąc pod uwagę krótszy czas inwestycji i rozwoju.
Jak wybrać FPGA?
Wybierając układ FPGA, należy wziąć pod uwagę kilka czynników:
- Wymagania dotyczące wydajności: oceń szybkość, gęstość logiczną i specyficzne funkcje potrzebne dla Twojej aplikacji. Różne układy FPGA oferują różne poziomy wydajności.
- Zużycie energii: Oceń zapotrzebowanie aplikacji na energię. Niektóre układy FPGA są zaprojektowane z myślą o niskim poborze mocy, co jest niezbędne w przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie.
- Możliwości we/wy: Upewnij się, że FPGA ma wystarczającą liczbę pinów wejścia/wyjścia i obsługuje typy połączeń wymagane dla Twojego projektu.
- Narzędzia programistyczne: Weź pod uwagę dostępność i jakość narzędzi programistycznych i bibliotek obsługujących FPGA. Może to mieć wpływ na łatwość projektowania i wdrażania.
- Koszt: Na koniec rozważ swój budżet. Układy FPGA mogą znacznie różnić się ceną, więc wybierz taki, który mieści się w Twoich ograniczeniach finansowych, a jednocześnie spełnia wymagania dotyczące wydajności.
Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł Ci poznać przewagę układów ASIC nad układami FPGA, co definiuje układ ASIC i SoC, powody stosowania układów FPGA i sposób wyboru odpowiedniego układu FPGA do swoich potrzeb. Zrozumienie tych koncepcji może pomóc w podejmowaniu świadomych decyzji w zakresie projektowania i rozwoju systemów elektronicznych.
