[Hardware]FPGA & ASIC 差異

最近幾年來在，熱門的電路實作方式中主要分為FPGA以及ASIC，那今天就來聊聊ASIC以及FPGA的差異以及個別的優勢．

首先先來看ASIC，特殊應用積體電路(Application-specific-integrated-circuit)，

是一個依據需求所客製化的IC，設計流程較為FPGA麻煩，寫完verilog後要經過一連串的模擬與驗證，最後才能下線生產晶片．

上圖為ASIC在實作過程需經過一連串的模擬及驗證示意圖，而且一旦生產晶片後就不能再更改應用的功能，但好處是因為是客製化，所以同樣的功能速度可以快FPGA好幾倍，而且大量生產下也較為FPGA便宜許多，

相反的FPGA為現場可程式化閘陣列(Field-Programmable-Gate_Array)，顧名思義是可重複燒錄指定應用的電路到板子上，因為可以重複燒錄到板子上，所以模擬和驗證就沒ASIC這麼重要，錯了就重改完在燒一次，並不會像ASIC一下晶片就回不去了．

流程就像前幾天介紹過的implementation，FPGA板子裡面大量的邏輯閘都是擺放在固定的的位置，當完成一個指定電路後，經過tool優化後會挑出板子上部分資源來實現你的電路，但又因為全部的資源都固定在板子上，包括flip-flop，and-gate，or-gate，甚至是clock tree等等，所以同樣的電路因為擺放位置的限制，速度才遠低於asic，畢竟asic是完全根據電路需求去做最佳的客製化，尤其是routing的部分，如果tool演算法不夠聰明就有可能因為太複雜繞線繞遠路，看合成報告時，常常繞線的時間多於邏輯運算時間很多，邏輯閘的擺放位置也是，因為不能做擺放位置的更改或者是compress．

上圖為FPGA內部的邏輯閘分佈圖，可以看到就像我所說的，各個邏輯閘都是擺放在固定的位置，會造成效能上的限制，這就是為什麼速度上會跟asic有這麼大的差距，但是好處就是可以重複燒錄，今天做編碼器，明天做解碼器，又或者做顆處理器，非常有彈性，但也較為ASIC昂貴好幾倍．

今天談的都只是ASIC跟FPGA的冰山一角，但還是做點小小的總結，以量產來說，ASIC價格絕對比FPFA低非常多，速度ASIC也比FPGA快許多，但FPGA優點就是可以重複燒錄，可以可以實作不同的電路及驗證，非常適合拿來教學用或者是下晶片前的一種驗證方式，至於ASIC比較偏大量生產的消費電子，這邊就分享給大家．