Что такое приложение

Jun 20, 2023

Было время, когда дискретных компонентов — в первую очередь резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, транзисторов и диодов — было достаточно для многих проектов электрического проектирования. В настоящее время редко можно увидеть печатную плату, на которой нет хотя бы одной микросхемы, и нередко можно увидеть платы, заполненные микросхемами различных форм и размеров. Огромная популярность микросхем в современной электротехнике тесно связана с огромным количеством микрочипов, которые инженеры могут легко найти, оценить, купить и внедрить. Однако готовые микросхемы иногда не обеспечивают прямого пути к оптимизированному решению, и в таких случаях инженеры могут рассмотреть возможность использования ASIC.

Официальной декларации относительно точного значения ASIC не существует, плюс многие специалисты в области электроники не всегда могут прийти к единому мнению относительно того, что именно представляет собой ASIC или следует ли классифицировать конкретный компонент как ASIC. Тем не менее, я думаю, что следующее определение, взятое из старого номера журнала Analog Dialogue (стр. 12), является отличной отправной точкой для того, чем является ASIC:

[Интегральная схема, разработанная для конкретного клиента, приложения или рынка с использованием методов на основе ячеек, где необходимые функциональные блоки берутся из библиотеки ячеек, соединяются между собой и моделируются для обеспечения желаемых функций системы и уровня производительности. Это определение исключает микросхемы, разработанные с использованием традиционных «индивидуальных» методов проектирования.

Первая часть этого определения — ИС, разработанная для конкретного клиента, приложения или рынка — представляет собой более широкое и, возможно, более распространенное понимание этого термина. Однако вторая часть определения полезна, поскольку она отличает «ASIC» от ​​просто «специальной микросхемы». Если ASIC — это то же самое, что и пользовательская микросхема, зачем нам нужен термин ASIC?

Полное определение определяет ASIC как микросхему, которая предлагает настраиваемые функциональные возможности, но не требует полностью настраиваемого процесса проектирования. Вместо этого индивидуальная функциональность достигается посредством процесса, аналогичного проектированию печатной платы. При рисовании схемы мы берем компоненты из библиотеки и соединяем их, а иногда проверяем части схемы посредством моделирования. Для ASIC проектировщики берут функциональные блоки из библиотеки, соединяют их и проверяют функциональность и производительность посредством моделирования.

В качестве примера на рисунке 1 показана ASIC, которая сочетает в себе ядро ​​стандартного цифрового сигнального процессора (DSP) с дополнительной схемой, необходимой для предполагаемого приложения клиента.

Термин «специфическое приложение» в ASIC может вводить в заблуждение. На современном языке электротехники «приложение» обычно относится к практическому назначению электрооборудования. Другими словами, применение электрического устройства отвечает на вопрос: какого рода полезная работа предназначено ли это устройство для работы?

Например, во вступительной статье о фильтрах Ник Дэвис объясняет, что фильтры применяются в радиосвязи, источниках питания постоянного тока и аудиоэлектронике. Это означает, что схемы фильтров полезны в модулях или системах, целью которых является обеспечение беспроводной связи, создание надежного напряжения питания или воспроизведение высококачественного звука.

Оказывается, что интегральные схемы, ориентированные на конкретные приложения, часто не предназначены для конкретного приложения или, по крайней мере, не ограничены конкретным приложением. Например, высокоинтегрированный преобразователь данных ASIC может быть разработан в первую очередь для приложений медицинской визуализации, но вполне возможно, что это же устройство будет аналогичным образом полезно для промышленной обработки видео или многоканальной автомобильной сенсорной сети. Мы можем даже подумать о чем-то более общем, например, о ASIC-системе на кристалле (SoC), которая изначально разработана для смартфонов, но включает в себя достаточную функциональность для успешного использования в самых разных приложениях.

Таким образом, я думаю, что термин «интегральная схема для конкретной задачи» (TSIC) или «интегральная схема для конкретной задачи» (FSIC) будет более точным. Однако TSIC и FSIC определенно не слетают с языка так гладко, как ASIC. В общем, ASIC спроектирована таким образом, чтобы один чип мог эффективно выполнять определенную комбинацию задач. Даже если эта комбинация задач изначально необходима для конкретного приложения, могут существовать и другие приложения, в которых эта ASIC будет эффективной и желательной альтернативой готовым микросхемам.