53. 半定制、可编程的逻辑IC的种类和特长
获得搭载电子设备制造商所需功能的半导体芯片的方法大致分为4种。第一个方法是设计定制芯片。如果使用这种方法,虽然可以获得具有和希望完全相同的功能的芯片,但是除了开发时间延长,开发成本也会增加。第二个方法是购买专用标准产品(ASSP)。如果在市场中存在具有所希望功能的芯片,成本会大幅降低。但是,市场中不一定存在那样的芯片。于是现在以下的2个方法成为主流。使用ASIC等半定制芯片使用叫做FPGA/CPLD的可编程器件的方法。但是,有半定制/可编程器件有各种种类需要根据用途(应用)区分使用。以下,解释各种半定制/可编程器件的特长。
IC的种类 | 特长 |
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门阵列 |
把作为基本的逻辑电路(门电路)预先铺设在芯片上,根据每个用户分别只设计制作布线层的半定制器件。因为只要设计/制作布线层就能完成LSI,所以有开发时间短的优势。此外,因为可以大量生产只铺设门的主芯片,所以能够降低成本。但是另一方面,因为用标准门组成组合电路,有集成度和处理性能较低的劣势。 ![]() |
基于单元的阵列 |
把作为基本的逻辑电路(门电路)预先铺设在芯片上,根据每个用户分别只设计制作布线层的半定制器件。因为只要设计/制作布线层就能完成LSI,所以有开发时间短的优势。此外,因为可以大量生产只铺设门的主芯片,所以能够降低成本。但是另一方面,因为用标准门组成组合电路,有集成度和处理性能较低的劣势。 ![]() |
嵌入式阵列 |
在门阵列的基础的一部分中嵌入预先设计的功能块,剩余的逻辑使用门阵列布线的半定制器件。可以说是在门阵列和基于单元之间的折衷类型。 |
标准单元 |
一般情况下,基于单元类型用作ASIC的别名。但是根据半导体制造商,有时也被用作门阵列和基于单元、嵌入式阵列3种类型的通称。 |
结构化ASIC |
半导体制造商根据所需的各种用途制备多种集成了功能块的主芯片,用户通过在其中选择最适合的主芯片,只需设计布线层就能得到所希望的功能的半定制器件。在用户看来,与门阵列和基于单元相比,有减少掩模组的开发时间和成本的优势。但是另一方面,如果支持多用户,由于必须对齐很多种类的主芯片,会对半导体制造商有很大的不利。 |
FPGA |
使用小规模的基本逻辑单元的可编程逻辑器件。各基本逻辑单元的输入输出部分连接布线层,用户通过设计(程序)布线层的拓扑能够实现任意的功能。设计信息(程序数据)存储在SRAM和闪存中,打开设备电源的同时开始下载信息(数据)。有设计的自由度高的优势。但是另一方面,所设计的器件性能(处理速度、门使用效率)很大程度上取决于设计者和设计工具是其劣势。 ![]() |
CPLD |
使用较大的基本逻辑单元的可编程逻辑器件。和FPGA相比自由度较低,但是有设计者和开发工具的能力的差别对功能的误差影响不大的优势。 ![]() |