¿Cuáles son los usos prácticos de ASIC?

Los microcontroladores, FPGA, ASIC (circuito integrado específico de la aplicación) se utilizan para un tipo similar de aplicaciones (en diferentes niveles). Sé sobre microcontroladores y FPGA. Pero, ¿qué es realmente un ASIC? Me cuesta entender por qué tenemos todas estas tecnologías muy similares.

Usamos un ASIC en varios productos en los que un microcontrolador usaba demasiada energía. Era un dispositivo bastante simple, un par de cientos de puertas, y tenía que consumir menos de 100 nA estáticos, lo que para los microcontroladores en ese momento no era posible. El precio era comparable a un microcontrolador debido a las grandes cantidades; probablemente necesitará> 100 k / año.

Un FPGA no solo habría sido excesivo, costando mucho más, sino que habría necesitado un código externo Flash, que se agregó a la huella ya mayor.

Cuando intenta diseñar un sistema electrónico, generalmente puede encontrar una multitud de soluciones técnicamente válidas utilizando una combinación de chips disponibles en el mercado, incluidos componentes programables (µC, µP), componentes analógicos, lógica programable (FPGA) , CPLD) y recuerdos.

A veces puede ser interesante integrar solo las funcionalidades que necesita en un chip dedicado a su aplicación (o una subclase limitada de aplicaciones) y eso es lo que es un ASIC: una combinación de funciones analógicas, funciones digitales, lógica programable, programable controladores y diferentes tipos de memoria, en un solo chip . Un ASIC también podría ser la única solución posible cuando su sistema necesita alcanzar una alta eficiencia energética (p. Ej., El menor julio / operación) o un rendimiento muy alto (p. Ej., La menor latencia o la mayor operación / segundo).

El ASIC costó mucho desarrollar (cientos de k €, a menudo mucho más), pero el costo de producir miles de obleas de silicio después de la inversión inicial es bajo (centavos a decenas de centavos por chip). También toman varios meses para diseñar, verificar y producir, y requieren una metodología muy compleja y herramientas de desarrollo escandalosamente caras.

Es por eso que se usan para aplicaciones de gran volumen (por ejemplo, electrónica de consumo) y aplicaciones donde puede cobrar un precio enorme por chip (por ejemplo, hardware espacial, enrutadores para ISP, etc.)

Algunos ASIC integran lógica programable como un FPGA, y algunos FPGA integran bloques analógicos específicos de la aplicación, por lo que la distinción no siempre es simple, pero lo siguiente es generalmente cierto:

• FPGA como disponible de fábrica, ASIC no son
• FPGA cuesta 10-1000 € por pieza, ASIC cuesta 0.1-10 € por pieza
• Las herramientas de desarrollo para FPGA son accesibles, para ASIC cuesta una fortuna
• Los sistemas FPGA se pueden diseñar en semanas, ASIC toma meses
• Los FPGA son menos eficientes que los ASIC que están diseñados para la eficiencia energética
• Los FPGA son menos potentes que los ASIC que están diseñados para un rendimiento máximo
• Los FPGA están disponibles con un conjunto limitado de funciones analógicas, ASIC puede diseñarse con todo tipo de funciones analógicas (para administración de energía, procesamiento de señales, interfaz, etc.)

ASIC es un circuito integrado (IC) personalizado para un uso particular, en lugar de ser diseñado para un uso general. Por ejemplo, un chip diseñado para ejecutarse en una grabadora de voz digital es un ASIC. Los arreglos de compuerta programables en campo (FPGA) son la tecnología moderna para construir una placa de pruebas o un prototipo a partir de piezas estándar; Los bloques lógicos programables y las interconexiones programables permiten utilizar el mismo FPGA en muchas aplicaciones diferentes. Para diseños más pequeños y volúmenes de producción más bajos, los FPGA pueden ser más rentables que un diseño ASIC incluso en producción.

Dice wikipedia ..

Los ASIC tienen una gran utilidad en aplicaciones aeroespaciales. Debido a que no son programables en el campo, son más tolerantes a la radiación. Esto es generalmente importante para aplicaciones espaciales, debido a los entornos hostiles y para aplicaciones militares, donde el hardware puede necesitar operar a través de entornos de radiación inducida.

A grandes volúmenes, los ASIC pueden ser más baratos que los FPGA, como en los misiles de alta tasa de producción.

La desventaja de los ASIC es que debido a que la lógica está grabada en el circuito, debe hacerlo correctamente antes de girar un lote grande. Los FPGA a menudo se usan para el desarrollo inicial con el diseño de ASIC y el fab llegando relativamente tarde cuando la lógica subyacente es sólida.

Los ASIC son circuitos integrados específicos de aplicaciones que están diseñados para una aplicación o propósito particular. Diría que algo así como el procesador A6 en el nuevo iPhone de Apple sería un buen ejemplo de un ASIC. Todo en él debería diseñarse desde cero, por lo que, en general, el costo no recurrente o el costo de investigación que conlleva es realmente alto. Por lo tanto, generalmente los ASIC se usan cuando los CI se van a producir en cantidades muy grandes, de modo que el costo total de cada CI es muy pequeño. El costo de cada IC viene dado por

Costo de cada IC = costo variable + (Costo no recurrente / Volumen de IC), donde el costo variable es el costo de fabricación de cada IC y el costo no recurrente es la cantidad que se utilizó para diseñar el IC inicial.

Sin embargo, los FPGA son circuitos integrados que tienen un propósito más general y están disponibles de forma comercial como alguien ya ha mencionado antes. Pero esta es una opción más barata solo cuando necesita algunos circuitos integrados. Salir de apuros y esto solo debería servir como un medio para tratar de entender la diferencia, puedo decir que si la técnica FPGA se usara para el procesador de iPhone A6 y la cantidad obvia de iPhones que Apple vende, la técnica FPGA sería más costoso para Apple en comparación con el método ASIC. Puede tomar la última declaración con una pizca de sal.