什么是ASIC？ASIC中的“特定應用”是什么意思

什么是ASIC？ASIC中的“特定應用”是什么意思？作為現(xiàn)代電氣工程不可或缺的一部分，專用集成電路(ASIC)構成了一組多樣化的集成電路(IC)，可幫助設計人員優(yōu)化復雜的電子設備。曾經(jīng)有一段時間，分立元件（主要是電阻器、電容器、電感器、晶體管和二極管）足以滿足許多電氣設計項目的需要。如今，很少能看到一塊電路板沒有至少一個IC，而且電路板上布滿各種形狀和尺寸的IC也很常見。IC在現(xiàn)代電氣工程中的巨大普及與工程師可以輕松找到、評估、購買和實施的大量微芯片密切相關。然而，現(xiàn)成的IC有時無法提供通往優(yōu)化解決方案的直接途徑，在這種情況下，工程師可能會考慮使用ASIC。什么是專用集成電路？定義專用集成電路沒有關于ASIC確切含義的官方聲明，而且許多電子專業(yè)人士可能并不總是就ASIC到底是什么或特定組件是否應歸類為ASIC達成一致。盡管如此，我認為以下摘自舊版模擬對話（第12頁）的定義是ASIC的一個很好的起點：

[A]n使用基于單元的技術為特定客戶、應用或市場設計的集成電路，其中必要的功能塊從單元庫中獲取、互連和模擬以提供所需的系統(tǒng)功能和性能水平。該定義不包括使用傳統(tǒng)“定制”設計技術設計的IC。該定義的第一部分——為特定客戶、應用或市場設計的IC——是對該術語的更廣泛且可能更普遍的理解。但是，定義的第二部分很有幫助，因為它將“ASIC”與簡單的“定制IC”區(qū)分開來。如果ASIC與定制IC相同，為什么我們需要ASIC這個術語？完整定義將ASIC標識為提供定制功能但不需要完全定制設計過程的IC。相反，定制功能是通過類似于PCB設計的過程實現(xiàn)的。在繪制原理圖時，我們會從庫中取出元件并將它們互連，有時我們會通過仿真來驗證部分原理圖。對于ASIC，設計人員從庫中獲取功能塊，將它們互連，并通過仿真驗證功能和性能。例如，圖1顯示了一個ASIC，它結合了標準數(shù)字信號處理器(DSP)內(nèi)核和客戶預期應用所需的附加電路。

圖1.帶有DPS的示例ASIC。圖片由WikiCommons和PauliRautakorpi提供[

CCby3.0

]ASIC中的“特定應用”是什么意思？ASIC中的“特定應用”一詞可能有些誤導。在當前的電氣工程用語中，“應用”通常是指電氣設備的實際用途。換句話說，電氣設備的應用回答了以下問題：什么樣的有用工作這個設備是用來執(zhí)行的嗎？例如，在他關于濾波器的介紹性文章中，NickDavis解釋說濾波器應用包括無線電通信、直流電源和音頻電子設備。這意味著濾波器電路在旨在實現(xiàn)無線通信、生成可靠電源電壓或再現(xiàn)高質(zhì)量聲音的模塊或系統(tǒng)中很有用。事實證明，專用集成電路通常并不特定于特定應用，或者至少它們不限于特定應用。例如，一個高度集成的數(shù)據(jù)轉換器ASIC可能主要是為醫(yī)學成像應用而設計的，但同樣的設備完全有可能同樣適用于工業(yè)視頻處理或多通道汽車傳感器網(wǎng)絡。我們甚至可以想到一些更通用的東西，例如片上系統(tǒng)(SoC)

ASIC，它最初是為智能手機設計的，但包含了足夠的功能，可以在各種應用中取得成功。因此，我認為術語特定于任務的集成電路(TSIC)或特定于功能的集成電路(FSIC)會更準確。不過，TSIC和FSIC肯定不會像ASIC那樣順口溜。一般來說，ASIC的設計使得一個芯片可以有效地執(zhí)行特定的任務組合。即使特定應用程序最初需要這種任務組合，也可能存在各種其他應用程序，在這些應用程序中，這種ASIC將是現(xiàn)成IC的有效且理想的替代品。ASIC設計周期即使借助單元庫中的功能塊，設計和驗證定制IC也不是一件容易的事。如果設計人員無法在現(xiàn)成的IC中找到所需的功能或性能，第一個解決方案通常是“繼續(xù)尋找”。如果困難仍然存在，可編程邏輯——

現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或復雜可編程邏輯器件(CPLD)——可能是一個合理的選擇。在制造單個芯片之前，ASIC開發(fā)可能需要數(shù)月甚至數(shù)年的勞動力和數(shù)百萬美元的一次性工程(NRE)成本。因此，對于具有苛刻性能要求的大批量項目，管理層通?？梢宰C明ASIC開發(fā)所涉及的時間和金錢是合理的。如果體積足夠大，ASIC實際上可以在經(jīng)濟上變得有利。總體生產(chǎn)成本降低，因為組件和組裝成本的降低足以補償攤銷ASIC開發(fā)成本的增加。圖3中可以看到一個示例細分。圖2.此圖比較了基于ASIC的開發(fā)成本與基于可編程邏輯的開發(fā)成本。如您所見，隨著產(chǎn)量的增加，ASIC方法最終實現(xiàn)了更低的總生產(chǎn)成本。圖片由Numato實驗室提供下面的列表傳達了ASIC設計項目的主要部分。系統(tǒng)要求和其他相關約束用于制定ASIC的規(guī)范。規(guī)范為創(chuàng)建高級架構設計提供了框架。高層架構被實現(xiàn)為低層邏輯。與FPGA和CPLD一樣，硬件描述語言（VHDL和Verilog）已成為ASIC設計的重要工具。該設計經(jīng)過測試以驗證功能和時序。邏輯設計必須轉化為物理布局。驗證物理布局后，項目就可以進行流片和制造了。成功制造和封裝后，ASIC可以進行電氣測試并集成到原型中進行實