FPGA vs ASIC: Definiciones y Diferencias

FPGA y ASIC son los dos tipos principales de las tecnologías de chips más importantes que se utilizan en circuitos integrados. Pero se utilizan para diferentes propósitos porque tienen diferentes características en muchos aspectos. Si no está claro con las diferencias entre ellos o los usa en el lugar equivocado, puede sufrir pérdidas.

En esta página, presentaremos qué es FPGA y ASIC, y las diferencias de características y aplicaciones entre ellos, puede descubrir el problema y aprender a elegir el mejor para su negocio a través de este recurso compartido. ¡Sigamos leyendo!

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Contenido

● ¿Qué es ASIC?

● ¿Qué es FPGA?

● ¿Cuáles son las diferencias entre FPGA y ASIC?

● Preguntas Frecuentes

● Conclusión

¿Qué es ASIC?

ASIC son las siglas de Application-Specific Integrated Circuit. Además, como su nombre lo indica, se trata de un chip que cumple la finalidad para la que ha sido diseñado y no permite reprogramaciones ni modificaciones. Lo que, a su vez, significa que no puede realizar otra función o ejecutar otra aplicación una vez finalizada la programación.

Puesto que el Diseño de ASIC es para una función específica, esto determina cómo el chip recibe su programación. El proceso de programación en sí mismo consiste en dibujar el circuito resultante de forma permanente en el silicio.

En términos de aplicaciones, la tecnología de chip ASIC se usa en dispositivos electrónicos como computadoras portátiles, teléfonos inteligentes y televisores, para darle una idea del alcance de su uso.

¿Qué es FPGA?

Field Programmable Gate Array o FPGA compite directamente con la tecnología de chip ASIC. Además, FPGA es, en esencia, un chip que se puede programar y reprogramar para realizar numerosas funciones en cualquier momento.

Además, un solo chip está compuesto por miles de unidades llamadas bloques lógicos, que están vinculados con interconexiones programables. El circuito de FPGA se realiza conectando varios bloques configurables, y tiene una estructura interna rígida. En resumen, un FPGA es esencialmente una versión programable de un ASIC.

En general, la FPGA ofrece una funcionalidad general que permite programar según sus especificaciones. Sin embargo, como la mayoría de las cosas en la vida, la versatilidad de FPGA tiene efectos secundarios. En este caso, se trata de un mayor costo, un mayor retraso interno y una funcionalidad analógica limitada.

Introducción a la FPGA

¿Cuáles son las diferencias entre FPGA y ASIC?

En los próximos párrafos, proporcionaré una comparación lado a lado de FPGA y ASIC en términos de aplicación, viabilidad comercial y aspectos tecnológicos. Específicamente, son NRE, flujo de diseño, rendimiento y eficiencia, costo, consumo de energía, tamaño, tiempo de comercialización, configuración, barreras de entrada, costo por unidad, frecuencia de operación, diseños analógicos, aplicaciones. Tenga en cuenta que ambas tecnologías sobresalen en varias aplicaciones y criterios, y por lo general depende de cuál se adapte a sus necesidades individuales en referencia a la elección.

NRE

NRE significa costos de ingeniería no recurrentes. Como puede imaginar, con las palabras recurrente y costos, en la misma oración, todos los negocios se preocupan cuando escuchan esas dos palabras. Por lo tanto, es seguro decir que este es un factor decisivo esencial. Además, en el caso de ASIC, esto es excepcionalmente alto, mientras que, con FPGA, es casi inexistente.

Sin embargo, en el gran esquema, el costo total se vuelve más y más bajo cuanto más significativa es la cantidad que necesita en términos de ASIC. Además, FPGA puede costarle más en general, ya que sus costos individuales son más altos por unidad que ASIC.

Flujo de diseño

Todos los ingenieros y diseñadores de PCB prefieren un proceso de diseño más sencillo y sin problemas. El hecho de que lo que haces sea complejo no significa que quieras que el proceso en sí sea complicado. Por lo tanto, en términos de la simplicidad del flujo de diseño, FPGA es sin duda menos complicado que ASIC.

Esto se debe a la Flexibilidad, versatilidad de FPGA, menor tiempo de comercialización y el hecho de que es reprogramable. Mientras que, con ASIC, está más involucrado en términos de flujo de diseño porque no es reprogramable y requiere costosas herramientas EDA dedicadas para el proceso de diseño.

Rendimiento y eficiencia

En términos de rendimiento, ASIC supera a FPGA por un pequeño margen, principalmente debido al menor consumo de energía y las diversas funcionalidades posibles que puede colocar en un solo chip. Además, FPGA tiene una estructura interna más rígida, mientras que, con un ASIC, puede diseñarlo para sobresalir en consumo de energía o velocidad.

Cost

Incluso con el aumento del costo de NRE, se cree que ASIC es más rentable, considerando todo, en comparación con FPGA, que solo es rentable cuando se desarrolla en cantidades más pequeñas.

Consumo de energía

Como mencioné anteriormente, los ASIC requieren menos energía y, por lo tanto, brindan una mejor opción que los mayor consumo de energía FPGA. Especialmente con dispositivos electrónicos que funcionan con baterías.

Tamaño

En términos de tamaño, es una cuestión de física. Con un ASIC, su diseño es para una funcionalidad; por lo tanto, consiste precisamente en el número de puertas requeridas para la aplicación deseada. Sin embargo, con la multifuncionalidad de FPGA, una sola unidad será significativamente más grande debido a su estructura interna y un tamaño específico que no puede cambiar.

Hora de comprar

Entonces, como se mencionó anteriormente, FPGA ofrece un tiempo de comercialización más rápido que ASIC debido a su simplicidad en términos de flujo de diseño. Además, ASIC también requiere diseños, procesos de back-end y verificación avanzada, todo lo cual requiere mucho tiempo.

Configuración

 

En general, la diferencia más evidente entre FPGA y ASIC es la programabilidad. Por lo tanto, la conclusión lógica aquí es que FPGA ofrece más opciones en términos de flexibilidad. FPGA no solo es flexible, sino que también proporciona una funcionalidad "intercambiable en caliente" que permite la modificación incluso mientras está en uso.

Barreras para entrar

 

Las barreras de entrada, en esencia, se refieren a la dificultad de adquirir estas tecnologías y el costo inicial asociado con ellas. En referencia a ASIC, esto es excepcionalmente alto debido a NRE y la complejidad del diseño y la operación. Los informes indican que el desarrollo de ASIC puede ascender a millones, mientras que con FPGA, puede comenzar el desarrollo con menos de unos mil dólares (<$5000).

Costo por unidad

 

Aunque ASIC tiene un NRE más alto, su costo por unidad es menor que el de FPGA, lo que los hace ideales para proyectos de diseño de producción en masa.

Frecuencia de operación

 

En términos de especificaciones de diseño, FPGA tiene frecuencias operativas limitadas. Este es uno de esos efectos secundarios de su flexibilidad (reprogramable). Sin embargo, con un enfoque más centrado en la funcionalidad de ASIC, puede operar a frecuencias más altas.

Diseños analógicos

Si sus diseños son analógicos, no podrá usar FPGA. Sin embargo, en el caso de ASIC, puede utilizar hardware analógico como bloques de RF (Bluetooth y WiFi), convertidores de analógico a digital y más para facilitar sus diseños analógicos.

 

Aplicaciones

 

En primer lugar, es un hecho que la flexibilidad es el punto fuerte de FPGA, lo que lo hace ideal para dispositivos y aplicaciones que requieren modificaciones frecuentes, como diseñar Regulador CC/CC utilizado para protección contra sobretensiones. Sin embargo, ASIC es más adecuado para aplicaciones más permanentes que no requieren modificación. En general, si está diseñando un proyecto de tipo de producción en masa, el ASIC es la ruta más rentable, siempre que sus dispositivos no requieran configuración o reconfiguración.

Preguntas frecuentes

1. P: ¿FPGA está muerto?

R: FPGA definitivamente no es un callejón sin salida. Debido a su reconfigurabilidad, mientras ASIC sea una cosa, nunca quedarán obsoletos.

2. P: ¿Es difícil programar en FPGA?

R: Los proveedores de FPGA se jactan de que sus productos son alternativas ideales para DSP, CPU y GPU, incluso si están todos en un solo dispositivo, pero es bien sabido que son difíciles de programar para los ingenieros de software porque son diferentes de los procesadores tradicionales.

3. P: ¿Qué es FPGA y por qué se llama así?

R: La llamada matriz de compuertas programables en campo (FPGA) se debe a que su estructura es muy similar a la forma obsoleta de "matriz de compuertas" del circuito integrado de aplicación específica (ASIC).

4. P: ¿Qué puede hacer FPGA?

R: FPGA es particularmente útil para la creación de prototipos de procesadores o circuitos integrados específicos de aplicaciones (ASIC). El FPGA se puede reprogramar hasta que se complete el ASIC o el diseño del procesador y no haya errores, y comience la fabricación real del ASIC final. Intel usa FPGA para crear un prototipo del nuevo chip.

Conclusión

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