专用集成电路(ASIC)采用硬接线的固定模式,而现场可编程门阵列 (FPGA)则采用可配置芯片的方法,二者差别迥异。可编程器件是目前的新生力量,混合技术也将在未来发挥作用。
与其他技术一样,有关ASIC技术过时的报道是不成熟的。新的ASIC产品的数目可能有大幅度下降,但其销售额仍然相当高,尤其是在亚太区。此外,采用混合式方法,如结构化ASIC,也为该技术注入了新的活力。同时,FPGA(和其他可编程逻辑器件)也在发挥作用www.cechina.cn,赢得了重要的大众市场,并从低端应用不断向上发展。
每种技术都有它的支持者。一般来说,ASIC用于大型项目,而对于需要快速投放市场且支持远程升级的小型项目,FPGA则更为适合。ASIC和FPGA供应商对这两种技术孰优孰劣不能达成共识,对适合的应用领域也持不同看法。上述技术及其衍生技术将可能在今后一段时间内长期存在。
Altera Corp的高密度FPGA高级总监David Greenfield指出www.cechina.cn,FPGA技术的主要优势仍是产品投放市场的时间较短。他说:“在目前新增的设计方案中,对FPGA的选择倾向超过ASIC。ASIC技术有其价值所在,它的性能、密度和单位容量都
相当出色,不过随着FPGA的发展和ASIC的开发成本不断上升,将会导致ASIC的市场份额不断缩小。”在上述趋势之后发挥作用的,正是FPGA在性能、密度和制造成本上的发展。
Greenfield指出www.cechina.cn,高性能曾经是ASIC超出FPGA的优势,当时FPGA在性能和功能上都较逊色。随着芯片的制造工艺从180nm发展到130nm甚至90nm,上述情况发生了很大变化,现在FPGA的性能已经能够满足大多数应用的需要(要求最高的应用除外),而密度水平则达到逻辑设计的80%。他解释说:“某些系统设计师也认识到CONTROL ENGINEERING China版权所有,ASIC的市场领域在于极高性能/密度的产品,这种市场领域风险非常大。NRE(非重复性工程设计)和开发成本对这种设备而言是最高的。”
Altera指出,较早期的FPGA仅用于原型开发或低容量/低密度应用,现在该技术已经在消费电子产品中得到大规模使用,也在高密度应用中得到一定应用。Greenfield指出www.cechina.cn,最高密度的FPGA (90 nm)其单价仍明显高于ASIC。他说:“但是,即便就最高密度的应用而言,当综合考虑到开发和NRE成本等因素后,结果仍倾向于FPGA技术。”
德州仪器(TI)的ASIC工作以单元方式为主,为数量有限的大型客户服务。这些ASIC器件的平均门数量通常为工业标准ASIC的五倍,主要应用在高度复杂、高容量的应用中。这些应用都要求对商用的网络和电信技术有高度的差异化。
TI的ASIC通讯基础设施业务部门硅技术设计师John DiFilippo指出:“以单元方式进行ASIC开发,初始投资较高。但在高产情况下,ROI会大幅改善,因为其芯片较小,单位成本降低。在成品单价不太重要的情况下,或者是在产品上市时间较短,或初始投资较少的情况下,FPGA则是更好的选择。”
DiFilippo认为TI的客户要求良好的性价比,而对FPGA和结构式ASIC而言这种要求都是难以实现的。FPGA和结构式ASIC更适于广阔的中间市场。他说:“FPGA和结构式ASIC适于低容量、寿命较短的应用,客户愿意在产品功能和性能方面有所牺牲www.cechina.cn,但要求仍能实现系统目标。”
不过,TI对两种竞争的技术都认同。TI为单元型ASIC设备推出新的特性www.cechina.cn,使其能够提供类似门阵列的灵活性,更短的循环实现,设备要求重新设计时还能实现更低的成本。TI还开发了“平台式”ASIC产品,在多条客户产品线上都能加以利用,并指出其能够降低单位系统的开发成本。
TI认为,单元型ASIC方法最适于以下情况:
■ 门和存储位的数量超过1千万;
■ 千兆位连接数量较多;
■ 在最低功耗下,主时钟频率高于300 MHz;
■ 对成本很敏感的应用。
可行的替代方法
Xilinx公司指出,关于FPGA能否成为ASIC的可行替代方法以及相关标准器件的辩论持续了近十年。Xilinx高级产品部门副总裁Erich Goetting指出,尽管FPGA随时间发展取得了显著的进步,但直到不久前,设计人员为实现高性能还必须采用大型昂贵的器件,在特定应用方面还需要DSP、RISC处理或高速串行连接。
现在,Xilinx提供新式的“领域优化平台FPGA” (Virtex-4),可依据ASMBL(模块)架构,针对应用的功能要求和成本目标对芯片设计加以增减。Goetting指出:“ASMBL是硅技术子系统的模块化框架,为针对不同应用领域快速而廉价地部署平台提供了新式的FPGA开发方法。”举例来说,某种设计可能需要高速DSP功能,但不一定需