Apa kegunaan praktis ASIC?

Mikrokontroler, FPGA, ASIC (Rangkaian terintegrasi khusus aplikasi) semua digunakan untuk jenis aplikasi yang serupa (pada level yang berbeda). Saya tahu tentang mikrokontroler dan FPGA. Tapi apa sebenarnya ASIC itu? Saya kesulitan memahami mengapa kita memiliki semua teknologi yang sangat mirip ini.

Kami menggunakan ASIC di sejumlah produk di mana mikrokontroler menggunakan daya terlalu banyak. Itu adalah perangkat yang cukup sederhana, beberapa ratus gerbang, dan harus mengkonsumsi kurang dari 100 nA statis, yang untuk mikrokontroler pada saat itu tidak mungkin. Harga sebanding dengan mikrokontroler karena kuantitas tinggi; Anda mungkin membutuhkan> 100 k / tahun.

Sebuah FPGA tidak hanya akan membutuhkan banyak, biaya lebih banyak, tetapi akan membutuhkan kode Flash eksternal, yang ditambahkan ke jejak yang sudah lebih besar.

Saat Anda mencoba merancang sistem elektronik, Anda biasanya dapat menemukan banyak solusi yang valid secara teknis menggunakan kombinasi chip yang tidak tersedia, termasuk komponen yang dapat diprogram (μC, μP), komponen analog, logika yang dapat diprogram (FPGA) , CPLD) dan kenangan.

Kadang-kadang bisa menarik untuk mengintegrasikan hanya fungsi yang Anda butuhkan dalam sebuah chip yang didedikasikan untuk aplikasi Anda (atau subkelas aplikasi terbatas) dan itulah yang ASIC adalah: kombinasi fungsi analog, fungsi digital, logika yang dapat diprogram, diprogram pengontrol, dan berbagai jenis memori, dalam satu chip . ASIC juga bisa menjadi satu-satunya solusi yang mungkin ketika sistem Anda perlu mencapai efisiensi energi yang tinggi (mis. Joule / operasi terendah) atau kinerja yang sangat tinggi (mis. Latensi terendah, atau operasi / detik tertinggi).

Biaya ASIC banyak untuk dikembangkan (100-an k €, seringkali jauh lebih banyak), tetapi biaya untuk memproduksi ribuan wafer silikon setelah investasi awal rendah (sen hingga puluhan sen per keping). Mereka juga membutuhkan waktu beberapa bulan untuk merancang, memverifikasi dan memproduksi, dan memerlukan metodologi yang sangat kompleks, dan alat pengembangan yang sangat mahal.

Itu sebabnya mereka digunakan untuk aplikasi volume tinggi (mis. Elektronik konsumen) dan aplikasi di mana Anda dapat membebankan biaya besar per chip (mis. Perangkat keras ruang, router untuk ISP, dll.)

Beberapa ASIC mengintegrasikan logika yang dapat diprogram seperti FPGA, dan beberapa FPGA mengintegrasikan blok analog khusus aplikasi sehingga perbedaannya tidak selalu sederhana, tetapi yang berikut umumnya benar:

• FPGA tersedia di luar rak, ASIC tidak
• FPGA biaya 10-1000 € per potong, biaya ASIC 0,1-10 € per potong
• alat pengembangan untuk FPGA dapat diakses, untuk ASIC harganya mahal
• Sistem FPGA dapat dirancang dalam beberapa minggu, ASIC membutuhkan waktu berbulan-bulan
• FPGA kurang efisien daya dibandingkan ASIC yang dirancang untuk efisiensi daya
• FPGA kurang kuat dari ASIC yang dirancang untuk kinerja puncak
• FPGA tersedia dengan serangkaian fungsi analog yang terbatas, ASIC dapat dirancang dengan semua jenis fungsi analog (untuk manajemen daya, pemrosesan sinyal, antarmuka, dll.)

ASIC adalah sirkuit terpadu (IC) yang disesuaikan untuk penggunaan tertentu, bukan untuk penggunaan umum. Misalnya, chip yang dirancang untuk dijalankan dalam perekam suara digital adalah ASIC. Field-programmable gate arrays (FPGA) adalah teknologi modern untuk membuat papan tempat memotong roti atau prototipe dari bagian standar; blok logika yang dapat diprogram dan interkoneksi yang dapat diprogram memungkinkan FPGA yang sama untuk digunakan dalam berbagai aplikasi. Untuk desain yang lebih kecil dan volume produksi yang lebih rendah, FPGA mungkin lebih hemat biaya daripada desain ASIC bahkan dalam produksi.

Mengatakan wikipedia ..

ASIC memiliki kegunaan yang luar biasa dalam aplikasi luar angkasa. Karena mereka bukan bidang yang dapat diprogram, mereka lebih tahan radiasi. Ini umumnya penting untuk aplikasi luar angkasa, karena lingkungan yang keras, dan untuk aplikasi militer, di mana perangkat keras mungkin perlu beroperasi melalui lingkungan radiasi yang diinduksi.

Pada volume besar, ASIC sebenarnya bisa lebih murah daripada FPGA, seperti pada rudal tingkat produksi tinggi.

Kelemahan dari ASIC adalah bahwa karena logika dibakar ke dalam rangkaian Anda harus mendapatkannya tepat sebelum Anda memutar banyak. FPGA sering digunakan untuk pengembangan awal dengan desain ASIC dan fab datang relatif terlambat ketika logika yang mendasarinya solid.

ASIC adalah IC khusus aplikasi yang dirancang untuk aplikasi atau tujuan tertentu. Saya akan mengatakan bahwa sesuatu seperti prosesor A6 pada iPhone Apple baru akan menjadi contoh yang baik dari ASIC. Semua yang ada di dalamnya harus dirancang dari awal sehingga umumnya biaya yang tidak berulang atau biaya penelitian yang masuk ke dalamnya sangat tinggi. Jadi, umumnya ASIC digunakan ketika IC akan diproduksi dalam jumlah yang sangat besar sehingga total biaya setiap IC sangat kecil. Biaya setiap IC diberikan oleh

Biaya setiap IC = biaya variabel + (Biaya tidak berulang / Volume IC), di mana biaya variabel adalah biaya pembuatan setiap IC dan biaya non-berulang adalah jumlah yang digunakan untuk merancang IC awal.

Namun, FPGA adalah IC yang melayani tujuan yang lebih umum dan tersedia dari rak seperti seseorang telah sebutkan sebelumnya. Tetapi ini adalah pilihan yang lebih murah hanya ketika Anda membutuhkan beberapa IC. Keluar mengambil risiko dan ini seharusnya hanya berfungsi sebagai sarana untuk mencoba memahami perbedaan, saya dapat mengatakan bahwa jika teknik FPGA digunakan untuk prosesor iPhone A6 dan jumlah iPhone yang jelas yang Apple jual, teknik FPGA akan menjadi lebih mahal untuk Apple jika dibandingkan dengan metode ASIC. Anda mungkin perlu mengambil pernyataan terakhir dengan sedikit garam.