專(zhuān)用集成電路(Application SpecificIntegrated Circuit, ASIC)是針對(duì)特定用途定制的集成電路。它與通用集成電路如 CPU、存儲(chǔ)器、FPGA 等相比,更能按照應(yīng)用需求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)特定功能?,F(xiàn)代 ASIC 通常包括微處理器、存儲(chǔ)器(包括 ROM、RAM、閃存)和其他IP功能模塊(如 PLL、LVDS、ADC、LDO等),這樣的 ASIC 也通常被稱(chēng)為 SoC。ASIC 中常見(jiàn)的 IP模塊包括客戶(hù)自有工具 (Customer- Owned Tooling, COT)模塊。ASIC 大量應(yīng)用于智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、汽車(chē)電子等。常見(jiàn)的 ASIC 產(chǎn)品有高通的驍龍(Snapdragon800/600/400/200) 系列,海思半導(dǎo)體的麒麟(Kirin)系列,AMD 基于皓龍(Opteron)處理器的 A 系列 APU (CPU融合 GPU),NVIDIA 的 GeForce 顯卡系列等。
ASIC 與專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 (Application Specific Standard Product, ASSP) 本質(zhì)是一致的,ASSP 是 ASIC 的一種更加通用的特例。ASSP 可作為現(xiàn)成的組件使用,例如獨(dú)立的 USB 接口芯片,而ASIC 則是根據(jù)特定功能而開(kāi)發(fā)的,通常專(zhuān)用在特定系統(tǒng)中。
ASIC 的主流設(shè)計(jì)流程是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)范 (System Design and Specification )進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì),用硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě) RTL 代碼并進(jìn)行功能仿真 (FunctionalSimulation)和測(cè)試,通過(guò)綜合(Synthesis) 優(yōu)化并進(jìn)行邏輯驗(yàn)證與可測(cè)性設(shè)計(jì)產(chǎn)生門(mén)級(jí)網(wǎng)表(Gate Level Netlist),交付物理設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行布局布線 (Place andRoute)并滿足時(shí)序(Timing) 等要求,通過(guò)物理驗(yàn)證和可制造性設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行簽核 (Sign-Off) 后最終交付圓片廠生產(chǎn)。一個(gè)典型的 ASIC 設(shè)計(jì)流程如圖2-29 所示。ASIC 的主流設(shè)計(jì)方式有全定制( Full Custom)和半定制(semi-Custom)兩種,全定制是按照設(shè)計(jì)流程依次進(jìn)行各個(gè)階段的實(shí)現(xiàn),半定制則是利用成熟的IP 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特定功能。以存儲(chǔ)器、標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù) ( StandardCells)到復(fù)雜的 IP都已經(jīng)有廠商提供多種解決方案。與 COT模式需要客戶(hù)完全設(shè)計(jì)整個(gè)后端的流程相比,ASIC 利用已有平合節(jié)約了開(kāi)發(fā)時(shí)間和研發(fā)成本。另外,結(jié)構(gòu)化的ASIC (Structured ASIC)能夠提高設(shè)計(jì)性能,降低一次性開(kāi)支(Non-recuurence Expense,NRE)成本,同時(shí)具備 ASIC 和 FPGA 的特性,例們eASIC公司的產(chǎn)品模式。
隨著半導(dǎo)體工藝線寬的縮小,在同樣芯片面積上,ASIC 產(chǎn)品的晶體管數(shù)目增加、成本降低、性能提高。2012-2018 年全球半導(dǎo)體制造商可用于 ASIC產(chǎn)品生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)和相關(guān)工藝如圖 2-30 所示。
ASIC 的發(fā)展離不開(kāi)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (Electronic Design Automation, EDA)軟件的開(kāi)發(fā)。這些軟件工具包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證工具(如 Incisive、VCS 等)、數(shù)字綜合與物理設(shè)計(jì)工具 (如 Innovus、Calibre 等)、電路設(shè)計(jì)與仿真工具(如HSpice、Spectre等)、PCB 設(shè)計(jì)軟件(如 Sigrity Xpedition 等)。目前主要有Cadence、 Mentor Graphics(2017年被西門(mén)子合并)和 Synopsys三家 EDA 公司提供 ASIC 設(shè)計(jì)的各種工具方法和設(shè)計(jì)流程。
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原文標(biāo)題:專(zhuān)用集成電路,專(zhuān)用積體電路,Application Specific Integrated Circuit (ASIC)
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