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結構化ASIC

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結構化ASIC(Structured ASIC)是一種各項特性表現皆介於FPGAASIC間的訂產型芯片,它在量產成本、邏輯門利用率、功耗用電、效能速度等表現上優於FPGA,但又不如純ASIC表現的優異,同時也具有FPGA的可編程化邏輯功效,以及加速芯片的研發設計速度與修改彈性,使芯片能更快完成並投入市場,以及減省日後修改電路的成本耗費。
中文名
結構化ASIC
外文名
Structured ASIC
表    現
量產成本、邏輯閘利用率
業    者
Altera、AMI Semiconductor
相    關
加速芯片的研發設計速度

結構化ASIC簡介

結構化ASIC(Structured ASIC)是一種各項特性表現皆介於FPGAASIC間的訂產型芯片,它在量產成本、邏輯門利用率、功耗用電、效能速度等表現上優於FPGA,但又不如純ASIC表現的優異,同時也具有FPGA的可編程化邏輯功效,以及加速芯片的研發設計速度與修改彈性,使芯片能更快完成並投入市場,以及減省日後修改電路的成本耗費。
結構化ASIC依然要開制光罩、依然要透過晶圓廠代產,但開制的光罩數目低於ASIC,且因具有一定的電路修改彈性,在彈性範疇內可不用再開制與修改光罩,也能夠滿足新修改需求,即彈性高於ASIC,不過若修改幅度過大,超過彈性範疇,依然需要編修光罩電路,即是開制新光罩來取代舊光罩。
目前提供結構化ASIC的知名業者主要有Altera、AMI Semiconductor、FujitsuNEC、ChipX(也稱為Chip Express)、LSI Logic等,其中LSI Logic已在2006年4月宣佈淡出結構化ASIC業務。 [1] 

結構化ASIC專用集成電路

專用集成電路(英語:Application-specific integrated circuit縮寫ASIC),是指依產品需求不同而客製化的特殊規格集成電路;相反地,非客製化的是應用特定標準產品(Application-specific standard product)集成電路。
專用集成電路是由特定使用者要求和特定電子系統的需要而設計、製造。由於單個專用集成電路芯片的生產成本很高,如果出貨量較小,則採用專用集成電路在經濟上不太實惠。這種情況可以使用可編程邏輯器件(如現場可編程邏輯門陣列)來作為目標硬件實現集成電路設計。此外,可編程邏輯器件具有用户可編程特性,因此適合於大規模芯片量產之前的原型機,來進行調試等工作。但是可編程邏輯器件在面積、速度方面的優化程度不如全定製的集成電路。
一般專用集成電路的ROMRAM都在出廠前經過掩膜(MASK),如常用的紅外線遙控器發射芯片就是這種芯片。
專用集成電路的特點是面向特定用户的需求,品種多、批量少,要求設計和生產週期短,它作為集成電路技術與特定用户的整機或系統技術緊密結合的產物,與通用集成電路相比具有體積更小、重量更輕、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強、成本降低等優點。 [1] 

結構化ASIC現場可編程邏輯門陣列

現場可編程邏輯閘陣列(英語:Field Programmable Gate Array,縮寫為FPGA),它是在PAL、GAL、CPLD可編程邏輯器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路領域中的一種半定製電路而出現的,既解決了全定製電路的不足,又克服了原有可編程邏輯器件門電路數有限的缺點。
目前以硬件描述語言Verilog或VHDL)描述的邏輯電路,可以利用邏輯綜合佈局佈線工具軟件,快速地刻錄至FPGA上進行測試,這一過程是現代集成電路設計驗證的技術主流。這些可編程邏輯組件可以被用來實現一些基本的邏輯門數字電路(比如與門或門異或門非門)或者更復雜一些的組合邏輯功能,比如譯碼器等。在大多數的FPGA裏面,這些可編輯的組件裏也包含記憶組件,例如觸發器(Flip-flop)或者其他更加完整的記憶塊,從而構成時序邏輯電路
系統設計師可以根據需要,通過可編輯的連接,把FPGA內部的邏輯塊連接起來。這就好像一個電路試驗板被放在了一個芯片裏。一個出廠後的成品FPGA的邏輯塊和連接可以按照設計者的需要而改變,所以FPGA可以完成所需要的邏輯功能。
FPGA一般來説比專用集成電路(ASIC)的速度要慢,無法完成更復雜的設計,並且會消耗更多的電能。但是,FPGA具有很多優點,比如可以快速成品,而且其內部邏輯可以被設計者反覆修改,從而改正程序中的錯誤,此外,使用FPGA進行除錯的成本較低。廠商也可能會提供便宜、但是編輯能力有限的FPGA產品。因為這些芯片有的可編輯能力較差,所以這些設計的開發是在普通的FPGA上完成的,然後將設計轉移到一個類似於專用集成電路的芯片上。在一些技術更新比較快的行業,FPGA幾乎是電子系統中的必要部件,因為在大批量供貨前,必須迅速搶佔市場,這時FPGA方便靈活的優勢就顯得很重要。 [1] 
參考資料
  • 1.    Barr, Keith (2007). ASIC Design in the Silicon Sandbox: A Complete Guide to Building Mixed-Signal Integrated Circuits. McGraw Hill Professional. ISBN 9780071481618.