ASIC和FPGA的优势与劣势
基于FPGA的ASIC设计
基于FPGA的ASIC设计基于FPGA（现场可编程门阵列）的ASIC（应用特定集成电路）设计是一种常见的设计流程，用于快速验证和验证系统级功能和性能。
FPGA 允许工程师根据特定应用的需求来编程硬件，从而提高系统设计的灵活性和可重构性。
在本文中，我们将讨论基于FPGA的ASIC设计的过程以及其优点和挑战。
ASIC设计是一种定制化的设计，旨在完全适应特定应用的要求。
与通用处理器相比，ASIC设计可以提供更高的性能，更低的功耗和更小的面积。
然而，ASIC设计的开发成本和时间通常更高，制造过程也更加复杂。
为了降低设计风险和成本，工程师通常会选择在FPGA平台上验证ASIC设计。
基于FPGA的ASIC设计可分为两个主要阶段：验证和实施。
验证阶段旨在验证设计的功能和性能，并最小化设计错误的概率。
在验证阶段，工程师使用HDL（硬件描述语言）编写设计，并使用仿真工具进行功能和时序仿真。
设计经过全面测试后，可以将其加载到FPGA中进行验证。
实施阶段旨在将验证过的设计转化为ASIC所需的物理布局和电路。
在此阶段，设计需要进行综合和布局布线。
综合是将HDL代码转换为逻辑门级电路的过程。
布局则涉及将逻辑电路映射到硬件资源上，以及确定电路元素的位置。
布线是将电路中的逻辑连接物理化的过程。
基于FPGA的ASIC设计有几个显着的优点。
首先，FPGA可从验证开始，快速迭代验证设计，从而缩短设计周期。
其次，FPGA提供了一种更灵活的开发平台，可以在设计期间进行功能和性能调整。
此外，对于小型项目，FPGA还可以免去制造和测试ASIC的成本和风险。
最后，基于FPGA的ASIC设计还可以为设计团队提供更多的实践经验，为制造期间的问题做好准备。
然而，基于FPGA的ASIC设计也面临一些挑战。
首先，FPGA平台通常比ASIC平台更昂贵，因此对于大项目，可能会导致较高的开发成本。
其次，尽管FPGA可以快速验证和协助设计，但ASIC设计的实施过程可能会很复杂。
ASIC与CPU、GPU、FPGA区别？
ASIC与CPU、GPU、FPGA区别？继4月初联发科宣布扩大ASIC产品阵线，推出业内首个7nm 56G PAM4 SerDes IP之后，4月24日，在联发科深圳办公室，联发科举行了一场小型的媒体会，联发科副总经理暨智能设备事业群总经理游人杰及联发科智能显示暨客制化芯片事业部行销处处长彭建凯首次揭秘了联发科的ASIC业务。
什么是ASIC芯片？近年随着以比特币为代表的虚拟货币市场的火爆，催生了一大批生产“挖掘”虚拟货币设备的“矿机”厂商，其中最为知名的要属比特大陆了。
而比特大陆之所以能够在矿机市场异军突起，则主要得益于其自主设计的针对比特币矿机的ASIC芯片。
因为相对于CPU、GPU来说，采用专用的ASIC芯片来“挖矿”更具效率。
以比特大陆的Antminer S9矿机为例，其内部集成了189个ASIC芯片（BM1387），而且采用的是台积电16nm FinFET制程。
同样，目前主流的矿机厂商都采用的是定制的ASIC芯片。
这也使得ASIC芯片开始被大众所熟知。
但是ASIC芯片并不仅仅能被用于“挖矿”，还被用于包括人工智能在内等众多领域。
那么什么才是ASIC芯片？它与我们常见的CPU、GPU等通用型芯片相比又有何不同？早在1981年3月，Sinclair公司推出了一款8位个人电脑ZX81，其所采用的Z80处理器则被认为是最早的ASIC原型。
实际上ASIC是Application-Specific In te grated Circuit（应用型专用集成电路）的缩写，是一种专用芯片，是为了某种特定的需求而专门定制的芯片的统称。
比如专用的音频、视频处理器，同时目前很多专用的AI芯片业可以看作是ASIC 的一种。
与CPU、GPU、FPGA相比如何？CPU与GPU都是我们常见的通用型芯片，它们在各自领域都可以高效地完成任务，但当同样应用于通用基础计算领域时，设计架构的差异直接导致了两种芯片性能的差异。
CPU作为通用处理器，除了满足计算要求，为了更好的响应人机交互的应用，它要能处理复杂的条件和分支，以及任务之间的同步协调，所以芯片上需要很多空间来进行分支预测与优化(control)，保存各种状态(cache)以降低任务切换时的延时。
FPGA与ASIC：多维度全方位分析对比
FPGA与ASIC：多维度全方位分析对比1. FPGAFPGA 是在 PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
它是当今数字系统设计的主要硬件平台，主要特点是完全由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某种特定的功能，且可反复擦写。
在修改和升级时，不需要额外改变 PCB 电路板，只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设计工作成为软件开发工作，缩短系统设计的周期，提高实现的灵活性并降低成本。
FPGA 的特点：加电时，FPGA 芯片将 EPROM 中的数据读入片内编程 RAM 中，配置完成后，FPGA 进入工作状态。
掉电后，FPGA 恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA 能够反复使用。
理论上，FPGA 允许无限次的编程。
FPGA 的编程无须专用的 FPGA 编程器，只需用通用的 EPROM、PROM 编程器即可。
FPGA内部有丰富的触发器和 I／O 引脚，能够快速成品，不需要用户介入芯片的布局布线和工艺问题，而且可以随时改变逻辑功能，使用灵活。
2. ASICASIC 是应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。
用一句话总结就是市场上买不到的芯片。
苹果的 A 系列处理器就是典型的 ASIC。
ASIC 是定制的，具体分为全定制和半定制。
ASIC 的特点：面向特定用户的需求，量身定制，执行速度较快。
ASIC 在批量生产时与通用集成电路相比具有体积小、功耗低、可靠性高、性能高、保密性强、成本低等优点。
ASIC 需要较长的开发周期，风险较大，一旦有问题，就会导致成片全部作废，所以小公司已经玩不起了。
近年来人工智能受到的关注越来越多，许多公司正在积极开发能实现移动端人工智能的硬件，尤其是能够结合未来的物联网应用。
移动端人工智能的实现方法有两大流派：FPGA 流派和 ASIC流派。
人工智能提供算力的芯片类型及特点
人工智能（本人）作为目前科技领域的热门话题，其在各个领域的应用越来越广泛。
在人工智能系统中，算力的提供至关重要。
而在实现算力的过程中，芯片作为关键部件，其类型和特点对整个系统性能起着决定作用。
本文将着重探讨人工智能提供算力的芯片类型及其特点。
一、 GPU（图形处理器）GPU是目前人工智能系统中最常用的芯片类型之一。
GPU在图像处理领域具有显著优势，然而，其并行计算能力也使其成为人工智能系统中的重要算力提供者。
其特点主要有以下几点：1. 并行计算能力强：GPU相比于传统的中央处理器（CPU）具有更强的并行计算能力，能够同时处理多个计算任务，因此在人工智能系统中能够快速高效地完成复杂的计算。
2. 适合复杂运算：在人工智能系统中，涉及到大量的矩阵运算和深度学习模型的训练、推断等计算任务，而GPU能够更好地满足这些需求，提升整个系统的计算性能。
3. 能耗较高：尽管GPU在并行计算方面具有显著优势，但其相比于CPU而言，能耗较高，这也是其在应用领域上存在一定局限性的原因之一。
二、 FPGA（现场可编程门阵列）FPGA作为一种灵活可编程的芯片类型，其在人工智能系统中的应用也日益增多。
其特点主要有以下几点：1. 灵活可编程：FPGA具有灵活可编程的特点，能够根据不同的计算需求进行快速调整和重配置，使得其能够适应不同的人工智能计算任务。
2. 低延迟高性能：相比于GPU等芯片类型，FPGA在一些特定的计算任务上具有更低的延迟和更高的性能，尤其在一些需要实时处理的场景下具有明显优势。
3. 需要专业知识：FPGA的编程和调整相对复杂，需要专业的技术人员进行操作和优化，因此在实际应用中需要一定的技术门槛。
三、 ASIC（定制集成电路）ASIC是指针对特定应用领域的集成电路芯片，其具有高度定制化的特点，也在人工智能系统中发挥着重要作用。
其特点主要有以下几点：1. 极高性能：ASIC芯片经过定制化设计，能够在特定的计算任务上具有极高的计算性能，能够满足人工智能系统中对算力的高要求。
FPGA、CPLD、ASIC、DSP、单片机的区别
1. FPGAFPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA 上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
什么是FPGA?简单来说，FPGA就是“可反复编程的逻辑器件”。
FPGA取自Field Programmable Gate Array的首个字母，代表现场(Field)可编程(Programmable)逻辑阵列(Gate Array)。
由于在产品发售后您仍然可以对产品设计作出修改，因此我们可以顺利地对产品进行更新以及针对新的协议标准作出相应改进。
相对于对售后产品设计无法进行修改的ASIC和ASSP来说，这是FPGA特有的一个优势。
由于FPGA 可编程的灵活性以及近年来科技的快速发展，FPGA也正向高集成，高性能，低功耗，低价格的方向发展，并具备了与ASIC和ASSP 同等的性能，被广泛地使用在各行各业的电子及通信设备里。
FPGA与CPLD的区别尽管很多人听说过CPLD，但是关于CPLD与FPGA之间的区别，了解的人可能不是很多。
结构化ASIC与FPGA争夺市场
今 产 品 应 用 当 中 的 很 多 芯 片 都 属 于 此 列 。 随 着 御 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的进 攻 。 半 导 体 技 术 的 日益 精 进 ， 不 断 从 ９ 纳 米 向 ６ 纳 ０ ５ 米 甚 至 ４ 纳 米 深 入 ，ＡＳ Ｃ的 功 能 越 来 越 强 大 ， ５ Ｉ 随之 而来 的是 成本 也 日益 攀 升 。
Ｆ ＰＧＡ ｖ ｓＡＳＩ Ｃ
美 元 ，６ ｎ ５ ｍ要 ２ ０ 元 ，４ ｎ ６美 ５ ｍ则 要 ５ ０ 元 ０美 以 上 。 很 明 显 ， 即 使 首 次 量 产 （ｉｓ ｉ ｃ ｎ ｔ ｆｒｔｓｌ ｏ ｏ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ） 成 功 ，这 样 高 额 的 花 费 也 不 是 中 ｒ ｄ ｃｉｎ 就 小 业 者 所 能 承 受 得 起 ， 更 何 况 首 次 量 产 的 成 功 率 本就 不 是 很 高 。 ＡＳＣ另外 一个 让 人 挠 头 的 问题 在 于 它 的 设计 Ｉ
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即使 保 守估 计 至 少也 需 要数 百 万 美 元 。
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率发生问题，而是逻辑或功能性错误导致 。
批量 系统 提高 系统 集成 度 、可靠性 的 最佳 选择
之一 。
ＦＧ Ｐ Ａ的优势与不足
由于Ｆ ＧＡ采用了逻 辑单元阵￣Ｌ Ａ （ ｏ ｉ Ｐ ］ ＩＣ Ｌ ｇｃ Ｃ ｌＡｒａ ）这样 一个概念 ，内部包 括可配置逻 ｅｌ ｒｙ 辑模块Ｃ Ｂ （ ｎ ｇ ｒｂｅＬ ｇｃＢｏ ｋ 、输出 Ｌ Ｃｏ ｆ ｕａ ｌ ｏ ｉ ｌｃ ） ｉ 输入模块Ｉ Ｂ （ ｐ ｔ ｔｕ ｏ ｋ Ｏ Ｉ ｕ ｐ ｔ ｃ ）和 内部连线 ｎ Ｏｕ Ｂｌ （ｎｅｃ ｎ ｅｔ Ｉｔｒｏ ｎ ｃ）三个部分 ，所以Ｆ ＧＡ就具备 了 Ｐ
FPGA和ASIC设计特点及应用
1FPGA和ASIC设计特点及应用1.1FPGA 设计FPGA 是一种可编程阵列逻辑电路器件。
一般的FPGA采用基于SRAM的查找表逻辑形成结构，就是用SRAM来构成逻辑函数发生器，这种结构每次系统上电时需要加载编程数据。
也有通过熔丝或反熔丝方式实现编程的，但这种实现方式只能编程一次。
FPGA 设计最终是产生出所需功能电路的编程数据。
在完成一个项目的设计规范制订和总体方案设计工作后，采用FPGA设计实现方式一般由以下流程来完成。
⑴设计输入：利用电路图或硬件描述语言等工具完成设计电路的输入；⑵功能验证：通过对设计电路的功能仿真，证明输入电路的功能达到确定目标；⑶设计综合：将用高级语言描述的电路转换成低级的，基于设计库的基本结构相映射的网表文件或程序；⑷门级仿真：包含门延时信息的仿真。
仿真就是让计算机根据一定的算法和一定的仿真库对设计进行模拟，以验证设计，排除错误；⑸布局布线：将由设计综合产生的网表文件配置于指定的目标器件中；⑹后仿真：布局布线后提取出的元件和走线延时信息加载到设计电路所进行的仿真；⑺产生用于编程的下载文件，编程下载和硬件测试。
通常PFGA器件设计采用生产厂家提供的专用设计开发工具（见表），完成所有的设计流程，最后输出可编程或下载的数据文件。
常用的FPGA器件有XILINX，ALTERA，ACTEL 等公司的产品。
随着微电子技术的发展，FPGA 的可用逻辑门数已超过了百万门级，同时内部可嵌入各种复杂功能模块实现SOPC（System on Programmable Chip）功能。
用户可根据实际设计需求选择不同规格和配置的器件。
1.2ASIC设计ASIC 是定制的专用电路芯片，大致可分为数字、模拟和数模混合ASIC。
对于数字ASIC，按版图结构及制造方法分为半定制和全定制两种实现方法。
全定制方式是一种基于半导体管级，使用全定制版图设计工具通过手工设计版图的制造方法；半定制方法是一种约束性设计方式，其目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。
FPGA与ASIC在电子设计中的比较
FPGA与ASIC在电子设计中的比较在电子设计领域中，FPGA（Field Programmable Gate Array）和ASIC （Application-Specific Integrated Circuit）是两种常见的集成电路设计技术，它们在设计复杂电路时起着重要作用。
本文将对FPGA和ASIC在电子设计中的比较进行阐述，以帮助读者更好地了解两者之间的特点和适用场景。
首先，从设计灵活性方面来看，FPGA具有明显优势。
FPGA是一种可编程的硬件，用户可以通过编程来实现不同的功能，并且可以多次重编程。
这种灵活性使得FPGA适用于快速原型设计和产品开发阶段，能够应对需求变化和快速迭代的设计要求。
相比之下，ASIC是一种定制集成电路，设计固定在硅片上，不具备可编程性。
ASIC的设计和制造过程复杂且成本高昂，适用于量产和对性能要求高、功耗和成本要求低的应用场景。
其次，就性能和功耗方面而言，ASIC往往比FPGA具有更高的性能和更低的功耗。
由于ASIC是定制化设计，可以优化电路结构和布局，达到更高的工作频率和更低的功耗。
ASIC通常用于对性能要求非常高的应用，如通信、计算等领域。
而FPGA在性能和功耗上一般不如ASIC，因为FPGA的可编程逻辑存在一定的延迟，且硬件资源有限，但适用于那些对性能要求不是特别苛刻的应用场景。
此外，成本也是影响选择FPGA或ASIC的关键因素之一。
由于FPGA具有可编程性和灵活性，其设计周期短、开发成本低，适合小规模生产和快速原型设计。
而ASIC的设计和制造成本较高，适合大规模生产和长期稳定的产品。
因此，在选择FPGA还是ASIC时，需要综合考虑设计需求、市场定位、生产规模等因素，对成本做出合理评估。
在实际应用中，通常会根据具体的项目需求和设计要求来选择FPGA或ASIC。
当需要快速原型验证、设计迭代频繁或产品生命周期较短时，FPGA是一个较好的选择；而当需要大规模生产、对性能要求极高或产品长期稳定时，ASIC更适合。
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ASIC和FPGA的优势与劣势
ASIC和FPGA具有不同的价值主张，在作出选择前必须仔细评估。
两种种技术对比。
这里介绍了ASIC和FPGA 的优势与劣势：
FPGA与ASIC的设计优势FPGA 的设计优势ASIC 的设计优势更快的上市时间- 无需布局、掩模和其它制造步骤。
全定制性能 - 实现设计，因为器件根据设计规范进行生产。
无前期 NRE（非重发性设计成本）- 与ASIC设计有关的成本降低单位成本 - 用于实现大批量设计缩短了设计周期- 由于软件可以处理很多布线、布局和时序问题小型化 - 因为器件根据设计规范进行生产。
更加可预测的项目周期- 由于消除了可能的重置、晶圆容量等阶段较高的原始内部时钟速度现场可重编程能力 - 可以远程上传的新比特流。
过去 FPGA 用于速度/复杂度/容量较低的设计，而当今的 FPGA 则可以轻松突破 500 MHz 的性能障碍。
FPGA 能够以更低的价格实现无可比拟的逻辑密度增加和众多其它特性（如嵌入式处理器、DSP 模块、时钟技术和高速串行），现已几乎成为任何设计的首选。
FPGA 和 ASIC 的设计流程对比
由于设计逻辑已综合到通过验证的定义好的 FPGA 器件上，这样 FPGA 设计流程就避免了项目中既复杂又耗时的平面规划、布局布线、时间分析以及掩码/项目阶段。
然而，必要时，Xilinx 还能够提供先进的布局规划、层次化设计和时序工具，使用户能够将要求最苛刻的设计的性能最大化。