FPGA是“可重構邏輯”器件。先制造的芯片,再次設計時“重新配置”。
ASIC 不需要“重新配置”。你先設計,把它交給代工廠,然后制造芯片。
現在讓我們看看這些芯片的結構是什么樣的,以及它們的不同之處。
● 邏輯單元:FPGA的基礎模塊
這是最小的邏輯塊。LUT 充當組合邏輯。在DFF的幫助下,可以形成時序邏輯。
它可以構建邏輯門、多路復用器、編碼器、加法器;任何真值表都可以作為布爾表達式存儲在 LUT 中。
一個 LUT 可以保存有限數量的數據。邏輯單元的 LUT 也是有限的。
具有許多項的布爾表達式需要更多的內存空間,工具在布局布線的時候會將剩余項放入另一個邏輯單元中。這就需要在兩個邏輯單元之間有路由信號。
● FPGA路由信號
白線是從一個邏輯單元路由到另一個邏輯單元的信號。可以想象如果實現更大邏輯時候這個導線長度會增加多大。這增加了額外的延遲,降低了時鐘頻率,消耗了更多的面積和功耗。
所有這一切都只是為了“重構”。
即使設計不需要其他單元或路由信號,它們仍然存在于FPGA芯片路由區域和靜態功率中,從而降低了效率。
● 標準單元:ASIC的構建模塊
標準單元庫可以具有小至 NAND 門的組件和 IP,例如加法器、FF、BRAM、多路復用器等。
所有標準單元庫都針對面積和功率進行了優化。
● ASIC布局:
單個單元彼此緊密連接,形成更大的邏輯功能。位置也針對信號傳播進行了優化。與FPGA相比,ASIC沒有不必要的邏輯和路由開銷。這樣可以節省更少的面積和功率。還可以實現更快的時鐘。
以上這些ASIC會比FPGA具有更高的效率。
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原文標題:為什么 FPGA 的效率低于 ASIC?
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