ASIC、ASSP、SoC和FPGA到底有何區別？

我經(jīng)常收到關(guān)于各類(lèi)設備之間的差異的問(wèn)題，諸如ASIC、ASSP、SoC和FPGA之間的區別問(wèn)題。例如是SoC是ASIC嗎?或ASIC是SoC嗎?ASIC和ASSP之間的區別是什么?以及高端FPGA應該歸類(lèi)為SoC嗎?

這里有幾個(gè)難題，至少技術(shù)和術(shù)語(yǔ)隨著(zhù)時(shí)間而演變。牢記這一點(diǎn)，對于這些術(shù)語(yǔ)的起源以及它們現在的意義是什么，我對此做了高度簡(jiǎn)化的解釋。

ASIC——特定應用集成電路

讓我們從特定應用集成電路(ASIC)開(kāi)始。正如其名稱(chēng)所表示的，這是因特定目的而創(chuàng )建的設備。當大多數人聽(tīng)到這個(gè)詞ASIC時(shí)，他們的“下意識”反應是，假設它是數字設備。事實(shí)上，不論它是模擬的、數字的，或兩者的混合，任何定制的芯片都是一個(gè)ASIC。然而，對于這些討論的目的，我們應該假設這是一個(gè)完全或主要部分是數字性質(zhì)的芯片，任何模擬和混合信號功能是沿著(zhù)物理接口線(xiàn)(物理層)或鎖相回路(PLL)的。

ASIC通常被設計和使用在特定系統中的單個(gè)公司。開(kāi)發(fā)ASIC非常昂貴、耗時(shí)、資源密集的，但ASIC確實(shí)能提供低功耗的高性能。

ASSP——專(zhuān)用標準產(chǎn)品

專(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)的設計和實(shí)施方式完全和ASIC相同。這并不奇怪，因為它們本質(zhì)上是相同的東西。唯一的區別是，ASSP是更通用的設備，適用于多個(gè)系統設計工作室。例如，獨立的USB接口芯片可以歸類(lèi)為ASSP。

SoC——系統級芯片

系統級芯片(SoC)是硅芯片，包含一個(gè)或多個(gè)處理器核心——微處理器(MPU)和/或微控制器(MCU)和/或數字信號處理器(DSP)——片上存儲器、硬件加速器功能、外圍功能，以及(潛在的)各種其他“東西”?？此欠駥儆赟OC的辦法是，先看一個(gè)ASIC是否包含一個(gè)或多個(gè)處理器內核，那么它就是一個(gè)SoC。同樣，如果一個(gè)ASSP包含一個(gè)或多個(gè)處理器內核，那么它也是一個(gè)SoC。

在此基礎上，我們可以把ASIC(和ASSP)當做是擴展集術(shù)語(yǔ)，因為它包含SoC，或者我們可以把SoC當做是擴展集術(shù)語(yǔ)，因為它包括ASIC(或ASSP)的一切，包含一個(gè)或多個(gè)處理器核心。是不是覺(jué)得很好玩呢?

FPGA——現場(chǎng)可編程門(mén)陣列

ASIC、ASSP和SoC具有高性能、低功耗的優(yōu)勢，但它們包含的任何算法——除了那些在軟件內部處理器內核執行的——其余都是“凍結的”。所以這個(gè)時(shí)候我們就需要現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)了。早期的FPGA器件的架構相對簡(jiǎn)單——只是一系列通過(guò)可編程互連的可編程模塊。

FPGA最厲害的地方是，我們可以配置它的可編程架構來(lái)實(shí)現任意我們需要的數字功能組合。另外，我們可以以大規模并行的方式實(shí)施算法，這意味著(zhù)我們可以非常迅速和有效地執行大數據的處理。

SoC級的FPGA

隨著(zhù)時(shí)間的推移，FPGA器件的能力(容量和性能)大幅提升。例如，現代的FPGA可能包含幾千個(gè)加法器、乘法器和數字信號處理(DSP)功能;片上存儲器、大量高速串行互連器(SERDES)收發(fā)器模塊，以及許多其他功能。

問(wèn)題是，現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的名字不再足以表達出如今可編程器件的性能和功能。我們需要想出一些新的術(shù)語(yǔ)，可以表達出一切目前國家最先進(jìn)的工具和技術(shù)能夠做到的事情。

和我們在這里的討論尤其相關(guān)的是，今天的FPGA可以包含一個(gè)或多個(gè)軟/硬核處理器。在此基礎上，我們應該把這種類(lèi)型的FPGA歸類(lèi)為SOC(系統級芯片)嗎?我個(gè)人不得不說(shuō)SoC不為我工作，因為我把“SOC”一詞定義為創(chuàng )建于使用ASIC技術(shù)的自定義設備。

另一種方法是稱(chēng)呼這些器件為可編程片上系統，或PSoC，但賽普拉斯半導體公司已經(jīng)對PSoC這個(gè)名稱(chēng)申請了控制權。賽普拉斯的器件具有一個(gè)硬核的微控制器，增添了一些可編程模擬和可編程的數字架構(這個(gè)數字架構更傾向于CPLD，而不是FPGA)。

Altera公司通常稱(chēng)呼這些器件的這個(gè)版本為SoC FPGA，它們結合了硬MCU內核、可編程的FPGA架構，但他們似乎已經(jīng)發(fā)展到只稱(chēng)呼它們?yōu)镾oC。同時(shí)，Xilinx(賽靈思)稱(chēng)呼這些設備的特點(diǎn)為“所有可編程片上系統”。

就個(gè)人而言，我拿不定主意什么名字最好。如果賽普拉斯對這一稱(chēng)謂沒(méi)有采取的控制權的話(huà)，我想我更愿意稱(chēng)它為PSoC。但是因為他們已經(jīng)對PSoC這個(gè)詞采取了控制權，所以我們不能。PSoC行不通，我想我會(huì )選擇SoC FPGA。除非你有更好的提議。