在數(shù)字系統(tǒng)中ASIC和FPGA本身就有太多相似的地方，如我們看到的，在圖像處理領(lǐng)域，ASIC和FPGA可以完成同樣的圖像處理任務(wù)；在通信領(lǐng)域，ASIC和FPGA可以完成相同的信道編碼、高速通信接口等任務(wù)，這樣的例子舉不勝數(shù)。ASIC設(shè)計(jì)和FPGA設(shè)計(jì)中也存在著很多的相似的地方。它們二者在功能實(shí)現(xiàn)中都采用HDL描述。乍一看，二者似乎完全相同，但二者之間又互有優(yōu)缺點(diǎn)。

首先說(shuō)說(shuō)什么是ASIC？

ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit，專(zhuān)用集成電路）是一種應(yīng)對(duì)特定用戶和特定電子系統(tǒng)而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的集成電路。因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，當(dāng)大家聽(tīng)到ASIC時(shí)，會(huì)默認(rèn)為其為數(shù)字IC。其實(shí)不論它是模擬或數(shù)字的，或兩者的混合，任何具有特定功能和特定用途的芯片都是一個(gè)ASIC。例如，ISP主要針對(duì)圖像處理，完成圖像噪聲去除、壞點(diǎn)去除、白平衡、自動(dòng)曝光控制等功能。由于其定制式的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中可以根據(jù)電路的功能和性能的要求對(duì)電路中的基本原件，如與門(mén)，或門(mén)，開(kāi)關(guān)電路，觸發(fā)器等按照特定的方式排列，實(shí)現(xiàn)最小面積，最優(yōu)功耗等設(shè)計(jì)優(yōu)化，因此ASIC具有體積小、功耗低、可靠性提高、執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。有優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然也有缺點(diǎn)，定制化的設(shè)計(jì)會(huì)使得一旦制造完成電路就固定，無(wú)法再更改。

ASIC芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

其次再看看什么是FPGA？

FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）本質(zhì)也是一種ASIC，是一種包括可以配置邏輯模塊、可配置連線資源的ASIC。完全由用戶通過(guò)軟件進(jìn)行配置和編程，從而完成某種特定的功能，且可以反復(fù)擦寫(xiě)。由于其可配置和可編程的特點(diǎn)，我們當(dāng)然可以進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的圖像噪聲去除、壞點(diǎn)去除、白平衡、自動(dòng)曝光控制等功能，從而采用FPGA完成同樣的圖像處理功能。其靈活性解決了定制電路的不足，在修改和升級(jí)時(shí)，不需額外地改變PCB電路板，只是在計(jì)算機(jī)上修改和更新程序，使硬件設(shè)計(jì)工作成為軟件開(kāi)發(fā)工作，縮短了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的周期，提高了實(shí)現(xiàn)的靈活性。可配置的帶來(lái)的影響當(dāng)然是功耗高、體積大、執(zhí)行速度和可靠性方面較差一些。

FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以看出FPGA芯片內(nèi)部更規(guī)整，基本單元有規(guī)律的平均分布在芯片內(nèi)部，而ASIC芯片里面基本找不到相同的地方。打個(gè)比方，ASIC芯片就好比普通住宅，每種戶型的戶內(nèi)格局與房間數(shù)不同，裝修風(fēng)格也完全不一樣；而FPGA芯片就好比一個(gè)個(gè)由廠房倉(cāng)庫(kù)改建的LOFT，面積、風(fēng)格全部一致。

“哎呀，有點(diǎn)扯遠(yuǎn)了，下面小興就帶著大家具體看看二者區(qū)別?！?/p>

ASIC和FPGA的基本單元不一樣。ASIC內(nèi)部各個(gè)功能模塊的基本實(shí)現(xiàn)單元是與、或、非、觸發(fā)器；FPGA基本單元為邏輯單元（由于每家的縮寫(xiě)不一樣，所以統(tǒng)稱(chēng)邏輯單元）。一個(gè)邏輯單元包含了各種可配置單元（通過(guò)配置實(shí)現(xiàn)與、或、非邏輯）和觸發(fā)器。ASIC芯片由于基本單元顆粒更小，單位面積利用率大大高于FPGA。

ASIC基本單元示意圖

FPGA基本單元示意圖

設(shè)計(jì)流程不一樣。ASIC設(shè)計(jì)流程需從數(shù)字前端、后端甚至模擬人員，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大，而FPGA設(shè)計(jì)一個(gè)工具搞定所有問(wèn)題。但是同樣帶來(lái)的問(wèn)題是FPGA需要更嚴(yán)格設(shè)計(jì)規(guī)則，速度、面積、功耗等都不如ASIC效率高。

FPGA與ASIC設(shè)計(jì)流程對(duì)比

設(shè)計(jì)成本不同。ASIC芯片需要高昂的留片和封測(cè)等一次性工程費(fèi)用，這就需要有一定的使用量來(lái)平攤這一成本；但從單個(gè)器件本身的角度講，具有可配置的靈活性的FPGA較ASIC成本要高。這表示在大批量生產(chǎn)時(shí)ASIC具有成本低的優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)PGA較適合應(yīng)用使用量低的小產(chǎn)量應(yīng)用場(chǎng)景。

可配置性。FPGA中的FP表示了Field Programmable，即現(xiàn)場(chǎng)可配置。這里小興又要提到上面的例子，舊倉(cāng)庫(kù)或舊廠房改建的LOFT在房屋結(jié)構(gòu)不變得條件下內(nèi)部功能可以做出翻天覆地的變化。而買(mǎi)了一套普通住房之后基本上只能做些敲敲打打。話說(shuō)回來(lái)，F(xiàn)PGA能做到現(xiàn)場(chǎng)可配置，也就是說(shuō)上一刻FPGA是個(gè)CPU，下一刻FPGA就變成了一個(gè)ISP。對(duì)比FPGA，ASIC的可配置性為0，所以才需要更多的人員、更多的工具去保證設(shè)計(jì)無(wú)誤。

應(yīng)用場(chǎng)合。ASIC芯片一旦流片功能就無(wú)法改變，基本專(zhuān)片專(zhuān)用。而FPGA可配置特性就可以應(yīng)用在功能會(huì)改變的場(chǎng)合，例如，原型驗(yàn)證，ASIC設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)使用到FPGA來(lái)進(jìn)行原型驗(yàn)證；功能升級(jí)，在產(chǎn)品中采用FPGA實(shí)現(xiàn)一些業(yè)內(nèi)暫時(shí)還沒(méi)成熟的解決方案，可以在后續(xù)功能變動(dòng)時(shí)方便升級(jí)。

根據(jù)上述對(duì)比，我可以看出，在大批量生產(chǎn)和使用時(shí)，ASIC由于其體積小、功耗低、可靠性高、執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)較為適合使用；在一些小眾應(yīng)用場(chǎng)景，在沒(méi)有對(duì)應(yīng)ASIC情況下，可使用FPGA替代ASIC；同時(shí)也因?yàn)镕PGA的開(kāi)發(fā)速度快，對(duì)于新興產(chǎn)業(yè)，在還沒(méi)有適用ASIC情況下，可以使用FPGA替代ASIC快速占領(lǐng)市場(chǎng)。當(dāng)然因?yàn)槎咧g的相似之處，在ASIC流片前，F(xiàn)PGA可以說(shuō)是完成ASIC功能驗(yàn)證的不二之選。

話說(shuō)沒(méi)有對(duì)比就沒(méi)有…..，哈哈哈，沒(méi)有互相傷害了，小興我就兩者的特點(diǎn)給大家列出來(lái)，以方便大家可以更清楚的了解ASIC和FPGA。

先簡(jiǎn)單介紹這么多了，隨著芯片制程工藝的不斷發(fā)展，以及應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，ASIC和FPGA在產(chǎn)品應(yīng)用中也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)。例如，iPhone7中就已經(jīng)集成了一顆FPGA芯片，在如此大出貨量的產(chǎn)品中使用FPGA實(shí)屬少見(jiàn)，究其原因如何網(wǎng)絡(luò)上說(shuō)法不一。這些待小興我在后續(xù)的推送中再來(lái)分析。