עבור אדם חדש בתחום של VLSI ועיצוב חומרה, לעתים קרובות זו אחת השאלות הראשונות: מה ההבדל בין FPGA, ASIC ?
מה זה FPGA?
FPGA ראשי תיבות של Field Programmable Gate Array. זהו מעגל משולב שניתן לתכנת אותו ב"שדה" כך שיפעל לפי התכנון המיועד. זה אומר שהוא יכול לעבוד כמיקרו-מעבד, או כיחידת הצפנה, או כרטיס גרפי, או אפילו כל השלושה הללו בבת אחת.
כפי שמשתמע מהשם עצמו, ה-FPGA ניתן לתכנות בשדה. אז, ניתן לתכנת מחדש FPGA שעובד כמיקרו-מעבד לתפקד ככרטיס גרפי בשטח, בניגוד למפעלי היציקה של מוליכים למחצה. העיצובים הפועלים על FPGAs נוצרים בדרך כלל באמצעות שפות תיאור חומרה כגון VHDL ו- Verilog.
FPGA מורכב מאלפי בלוקים לוגיים ניתנים להגדרה (CLBs) המוטבעים באוקיינוס של חיבורים הניתנים לתכנות. ה-CLBs עשויים בעיקר מטבלאות חיפוש (LUTs), מרבבים ופלופים. הם יכולים ליישם פונקציות לוגיות מורכבות. מלבד CLBs וחיבורי ניתוב, רכיבי FPGA רבים מכילים גם בלוקים ייעודיים מסיליקון קשיח עבור פונקציות שונות כגון Block RAM, DSP Blocks, External Memory Controllers, PLLs, Multi-Gigabit Transceivers וכו'.
מגמה עדכנית היא אספקת מעבד סיליקון קשיח ליבה (כגון ARM Cortex A9 במקרה של Xilinx Zynq) בתוך אותה FPGA בעצמה כך שהמעבד יכול לטפל במשימות שגרתיות ולא קריטיות ואילו FPGA יכול לדאוג להאצה במהירות גבוהה שלא ניתן לבצע באמצעות מעבדים. בלוקי חומרה ייעודיים אלה הם קריטיים בתחרות עם ASICs.
מה זה ASIC?
ASIC ראשי תיבות של Application Specific Integrated Circuit. כפי שהשם מרמז, ASICs הם ספציפיים ליישום. הם נועדו למטרה אחת בלבד והם פועלים אותו הדבר כל חיי הפעולה שלהם. לדוגמה, המעבד בתוך הטלפון שלך הוא ASIC. הוא אמור לתפקד כ-CPU במשך כל חייו. לא ניתן לשנות את הפונקציה הלוגית שלו לשום דבר אחר מכיוון שהמעגלים הדיגיטליים שלו מורכבים משערים ופלופים מחוברים קבועים בסיליקון. הפונקציה הלוגית של ASIC מוגדרת באופן דומה כמו במקרה של FPGAs, תוך שימוש בשפות תיאור חומרה כגון Verilog או VHDL. ההבדל במקרה של ASIC הוא שהמעגל שנוצר מוטבע לצמיתות לסיליקון ואילו ב-FPGAs המעגל נעשה על ידי חיבור מספר בלוקים הניתנים להגדרה.
לשם השוואה, חשבו על יצירת טירה באמצעות קוביות לגו לעומת יצירת טירה באמצעות בטון. הראשון מקביל ל-FPGAs, בעוד שהאחרון מקביל ל-ASICs. אתה יכול לעשות שימוש חוזר בקוביות לגו כדי ליצור עיצוב שונה, אבל טירת הבטון היא קבועה.