ASIC、ASSP、SoC和FPGA到底有何區(qū)別？

 我經(jīng)常收到關(guān)于各類設(shè)備之間的差異的問題，諸如ASIC、ASSP、SoC和FPGA之間的區(qū)別問題。例如是SoC是ASIC嗎?或ASIC是SoC嗎?ASIC和ASSP之間的區(qū)別是什么?以及高端FPGA應(yīng)該歸類為SoC嗎?

這里有幾個(gè)難題，至少技術(shù)和術(shù)語隨著時(shí)間而演變。牢記這一點(diǎn)，對(duì)于這些術(shù)語的起源以及它們現(xiàn)在的意義是什么，我對(duì)此做了高度簡化的解釋。

ASIC——特定應(yīng)用集成電路

讓我們從特定應(yīng)用集成電路(ASIC)開始。正如其名稱所表示的，這是因特定目的而創(chuàng)建的設(shè)備。當(dāng)大多數(shù)人聽到這個(gè)詞ASIC時(shí)，他們的“下意識(shí)”反應(yīng)是，假設(shè)它是數(shù)字設(shè)備。事實(shí)上，不論它是模擬的、數(shù)字的，或兩者的混合，任何定制的芯片都是一個(gè)ASIC。然而，對(duì)于這些討論的目的，我們應(yīng)該假設(shè)這是一個(gè)完全或主要部分是數(shù)字性質(zhì)的芯片，任何模擬和混合信號(hào)功能是沿著物理接口線(物理層)或鎖相回路(PLL)的。

ASIC通常被設(shè)計(jì)和使用在特定系統(tǒng)中的單個(gè)公司。開發(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——專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品

專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)的設(shè)計(jì)和實(shí)施方式完全和ASIC相同。這并不奇怪，因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上是相同的東西。唯一的區(qū)別是，ASSP是更通用的設(shè)備，適用于多個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作室。例如，獨(dú)立的USB接口芯片可以歸類為ASSP。

SoC——系統(tǒng)級(jí)芯片

系統(tǒng)級(jí)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(shù)字信號(hào)處理器(DSP)——片上存儲(chǔ)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?strong>SOC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(nèi)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(nèi)核，那么它也是一個(gè)SoC。

在此基礎(chǔ)上，我們可以把ASIC(和ASSP)當(dāng)做是擴(kuò)展集術(shù)語，因?yàn)樗琒oC，或者我們可以把SoC當(dāng)做是擴(kuò)展集術(shù)語，因?yàn)樗ˋSIC(或ASSP)的一切，包含一個(gè)或多個(gè)處理器核心。是不是覺得很好玩呢?

FPGA——現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列

ASIC、ASSP和SoC具有高性能、低功耗的優(yōu)勢(shì)，但它們包含的任何算法——除了那些在軟件內(nèi)部處理器內(nèi)核執(zhí)行的——其余都是“凍結(jié)的”。所以這個(gè)時(shí)候我們就需要現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)了。早期的FPGA器件的架構(gòu)相對(duì)簡單——只是一系列通過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(gòu)來實(shí)現(xiàn)任意我們需要的數(shù)字功能組合。另外，我們可以以大規(guī)模并行的方式實(shí)施算法，這意味著我們可以非常迅速和有效地執(zhí)行大數(shù)據(jù)的處理。

SoC級(jí)的FPGA

隨著時(shí)間的推移，F(xiàn)PGA器件的能力(容量和性能)大幅提升。例如，現(xiàn)代的FPGA可能包含幾千個(gè)加法器、乘法器和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)功能;片上存儲(chǔ)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。

問題是，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的名字不再足以表達(dá)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，可以表達(dá)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?cè)谶@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(chǔ)上，我們應(yīng)該把這種類型的FPGA歸類為SOC(系統(tǒng)級(jí)芯片)嗎?我個(gè)人不得不說SoC不為我工作，因?yàn)槲野?ldquo;SOC”一詞定義為創(chuàng)建于使用ASIC技術(shù)的自定義設(shè)備。

另一種方法是稱呼這些器件為可編程片上系統(tǒng)，或PSoC，但賽普拉斯半導(dǎo)體公司已經(jīng)對(duì)PSoC這個(gè)名稱申請(qǐng)了控制權(quán)。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(shù)字架構(gòu)(這個(gè)數(shù)字架構(gòu)更傾向于CPLD，而不是FPGA)。

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

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(duì)這一稱謂沒有采取的控制權(quán)的話，我想我更愿意稱它為PSoC。但是因?yàn)樗麄円呀?jīng)對(duì)PSoC這個(gè)詞采取了控制權(quán)，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。