什么是ASIC芯片？ASIC芯片分類、優點及應用介紹？

什么是ASIC芯片

ASIC芯片是針對使用者要求特定電子系統，從根級設計并制造的專有應用程序芯片，是專用集成電路;ASIC芯片是固定算法最優化設計的產物，計算能力和效率能夠根據需要去定制。

ASIC芯片分類

按照主流分類標注，ASIC芯片可以分為全定制、半定制和可編程。半定制的ASIC芯片又可以分為門列陣和標準單元，門列陣包括結構化門列陣、有信道門列陣和無信道門列陣。

從硬件方面來說，ASIC芯片是由基本硅材料、磷化鎵、氮化鎵等構成。從物理方面來說，ASIC芯片一般包括32位微處理器、存儲器和網絡電路等部分。為了滿足需求，一個芯片板可以搭載一個或者好幾個功能相同或不同的ASIC芯片。

全定制ASIC芯片是設計人員根據需求進行設計的，ASIC芯片掩模也具有高度的定制特點。這種芯片的涉及成本較高，每單位模塊設計時間超過兩個月;因此在性能和功耗等方面，ASIC芯片表現也非常優秀，輸出能力約為半定制ASIC芯片的8倍。

半定制ASIC芯片：

半定制ASIC芯片的邏輯單元基本都取自標準的邏輯單元庫，只需要根據特定需求進行自定義的設計。

半定制ASIC芯片中的門列陣芯片結構中硅晶片上預定晶體管位置不能夠改變，其中的有信道ASIC芯片晶體管位置高度固定，在預定義空白之間可以進行電路布局;無信道ASIC芯片晶體管之間沒有電路布局的空間，要在門列陣單元上方布線;結構化門列陣ASIC芯片的嵌入塊可以提高線路布局靈活程度，但是會對芯片體積構成一定的限制，設計成本較低且周轉時間短。

可編程ASIC芯片：

以PLD即可編程邏輯器件為例，PLD由基礎邏輯單元矩陣、觸發器和鎖存器等部分構成，互連部分是作為單個模塊存在的。

ASIC芯片優點

規格優點：ASIC芯片能夠避開冗余的計算單元，充分利用到單位運算的單元功能，利于縮小體積。

能耗優勢：GPU每算力平均要消耗0.4瓦電力，ASIC芯片消耗則為0.2瓦電力，能夠滿足新型智能家電的能耗限制。

集成優勢：定制化設計的ASIC芯片系統和電路高度一體化，有利于高性能集成電路的獲得。

價格優勢：由于體積小、運行速度快且能耗低，ASIC芯片價格遠低于GPU等芯片，均價約在3美元左右，量產后價格有望繼續下降。

ASIC芯片的應用

適用于各類型智慧終端的領域，如人工智能設備、耗材打印設備、軍事國防設備等智慧終端都可以用到ASIC芯片。較為有名的是Google在2016年研發的TPU。

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參考資料

《頭豹研究院：2019年中國ASIC芯片行業市場研究(43頁).pdf》

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