美发网站模板带手机版,校园网设计方案,创建公司网站教程,南昌seo站内优化前言 对于一个数字电路的新手来说#xff0c;这可能是会经常遇到的一个问题#xff1a;FPGA和ASIC之间的区别是什么? 接下来本文将尝试讲解 “什么是FPGA#xff1f;” 和 “什么是ASIC#xff1f;”#xff0c;然后讲述一些关于FPGA和ASIC的问题#xff0c;例如它们之间…前言 对于一个数字电路的新手来说这可能是会经常遇到的一个问题FPGA和ASIC之间的区别是什么? 接下来本文将尝试讲解 “什么是FPGA” 和 “什么是ASIC”然后讲述一些关于FPGA和ASIC的问题例如它们之间的异同。我们将总结二者的优点和缺点以便您能够根据应用需求来做出一个明智的选择。 什么是FPGA? FPGA是指现场可编程门阵列Field Programmable Gate Array。它是一个可以现场编程的、并按照预定设计意图来工作的集成电路。这意味着它可以既作为一个微处理器工作也可以作为一个加密单元工作还可以作为一张显卡来工作它甚至可以同时具备这三者的功能。顾名思义FPGA是可编程的因此我们可以对作为以微处理器模式工作的FPGA重新编程使其在工作现场不需要去半导体工厂就可以在功能上变成一张显卡。在FPGA上运行的设计通常使用诸如VHDL和Verilog等硬件描述语言HDL构造。 FPGA由成千上万个可配置逻辑块(Configurable Logic Blocks CLB)组成这些CLB嵌在可编程互联结构中。CLB主要由查找表(Look-Up TableLUT)、多路复用器Multiplexer和触发器Flip-Flop构成。它们可以用来实现复杂的逻辑功能。除了CLB和布线routing interconnect之外许多类型的FPGA还包括某些专用的硬件资源例如BRAM、DSP、外部存储控制器External Memory Controllers、PLL、吉比特收发器Gigabit Transceiver等。最近的一个趋势是在同一个FPGA中嵌入一个处理器硬核(例如Xilinx Zynq系列中的ARM Cortex A9)。这样处理器可以处理普通的、非关键的任务而FPGA则可以实现高硬件加速high-speed acceleration仅仅用处理器的话这是无法做到的。这些专用硬核在与ASIC的竞争中至关重要。 什么是ASIC? ASIC是指应用专用集成电路Application Specific Integrated CircuitASIC。顾名思义ASIC是专用的。它们是专为某个些目的而设计的在其整个生命周期内它们的功能是固定不变的。比如你手机里的CPU也是ASIC在它的整个生命周期内它都是作为一个CPU来工作的它的逻辑功能无法被改变因为它的数字电路是由恒定连接的门电路和触发器所构成的。ASIC的逻辑功能使用如Viilog或VHDL等硬件描述语言来实现。 与FPGA不同的是ASIC中所生成的电路被直接固定了而FPGA中的电路则是通过连接多个CLB来灵活实现的。FPGA类似于用乐高积木来拼一个城堡而ASIC则像是用钢筋混凝土来浇筑一个城堡。当你需要的时候你可以把FPGA城堡拆了再重新用这些乐高积木拼一辆汽车但你却无法把钢筋混凝土重新浇筑成一辆汽车了。 FPGA与ASIC的比较
序号FPGAASIC1可重构电路。FPGA可通过不同的设计重新配置。甚至在芯片的某一部分处于工作状态时也能对另一部分进行重配置部分重配置。这一功能在数据中心的加速计算中得到了广泛应用。固定电路。一旦设计被转换成实体电路就无法改变了。该电路在其生命周期内将一直处于同一功能模式.2设计通常使用硬件描述语言(hdl)生成如VHDL或Verilog。与FPGA一致。3低门槛。成本、学习曲线、与半导体工厂联系等方面的门槛很高。4不适合大规模生产适合大规模生产5功耗高功耗低6与类似工艺节点的ASIC相比工作频率有限。布线路由逻辑和可配置逻辑会吞噬时序裕量。利用相同的工艺节点制作的ASIC其工作频率远高于FPGA。7无法进行模拟设计。虽然FPGA可能包含某些模拟电路的硬核如PLL和ADC等但它们并不能灵活地来创建如射频收发器等模拟电路。可以有完整的模拟电路例如Wi-Fi收发器等。这是FPGA所不具备的优势。8FPGA非常适合雷达、手机基站等应用目前的设计可能需要升级以便使用更好的算法或更好的设计。在这些应用中FPGA高昂的成本并不是决定性因素它的可编程特性才是决定因素。ASIC不适合在可能需要经常更新设计的应用领域。9最好用于原型验证和验证设计。很多ASIC都使用FPGA来做原型验证。一些大的处理器厂商也在使用FPGA来验证他们的片上芯片(SOC)。不建议使用ASIC来做原型设计除非它是绝对有效的。一旦流片后几乎就没有办法来修复设计错误了流片失败成本巨大。10FPGA设计师通常不需要管后端设计。所有的事情都由综合工具来处理这些工具会确保设计如RTL代码所描述的那样并确保其满足时序要求。因此,设计师可以专注于完成RTL的设计。从RTL向下到复位树、时钟树、物理布局和布线、工艺节点、制造约束(DFM)、测试约束(DFT)等ASIC设计师都需要关注。一般而言上述每个领域都由不同的工程师负责。 FPGA与ASIC的成本分析 ASIC和FPGA的成本分析图如上。成本和单位值在图表中被省略了因为它们与所用的工艺技术和时间有所不同。ASIC的NRE成本高达数百万美元而实际的每一个die成本可能只有几美分。FPGA没有NRE成本成本的大部分来源于软件知识产权。因为NRE成本的存在ASIC的总成本在一开始就非常高但其成本斜率较低。也就是说小规模的ASIC的成本很高但在大规模的ASIC中每个批量的成本将变得非常低。 以下是ASIC成本构成主要部分:
ASIC 的EDA工具和培训设计费用DFT费用仿真费用掩膜成本晶圆成本晶圆加工Die Utilization生产和制造损失封装 与ASIC相比FPGA的成本仅限于购买现成的IC。 如何在FPGA或ASIC之间进行选择 你是一个想学习更多关于数字电路和硬件设计内容的新手那么FPGA和仿真软件最适合您。你在设计自己的产品吗酷请问问自己目标市场是什么预期的价格是多少功率预算是多少速度要求等问题。能用FPGA实现吗如果是的话那就继续把你的想法实现。如果不能那你可能只好用ASIC了。在大多数情况下至少可以使用FPGA制作原型并验证您的想法。当你完成原型的时候你自己就会知道你是否需要使用ASIC。当然如果您的设计完全是突破性的并且非常特殊有着非常具体的要求在成本、功率、速度等方面那么您除了使用ASIC外别无选择。FPGA可以满足大多数的应用情况特别是当您需要可以重新配置电路时。 参考 《FPGA Vs ASIC: Differences Between Them And Which One To Use?》 您有任何问题都可以在评论区和我交流本文由 孤独的单刀 原创首发于CSDN平台博客主页wuzhikai.blog.csdn.net您的支持是我持续创作的最大动力如果本文对您有帮助还请多多点赞、评论和收藏⭐
