ASIC・FPGAとは?
その違いと置き換え(ASIC化)・転換の方法

ASICとは?

ASICとは、半導体集積回路(IC:Integrated Circuit)の分類の一つで、ある特定の機器や用途のために、必要な機能を組み合わせて設計、製造されるものです。ASICの種類は大きく分けて、ゼロから論理回路を作りこんでいく「フルカスタムIC」と、基本的な回路や機能ブロックなどを組み合わせて設計を行う「セミカスタムIC」があります。


セミカスタムICには、基本的な論理回路を敷き詰めた半完成品を用意し、回路間の配線を指定することで機能を実装する「ゲートアレイ」方式や、ある程度まとまった機能を実装した部品化された回路(セル)を組み合わせていく「スタンダードセル」方式、両者の特徴を合わせた「エンベデッドアレイ」方式などがあります。

FPGAとは?

FPGA(Field Programmable Gate Array)とは、プログラム可能な論理回路デバイスです。プログラミングの素子に揮発性のSRAMを用い、LUT(Look Up Table)を切り替えて論理回路を実現します。別途コンフィギュレーションROMが必要であり、電源オン時にコンフィギュレーションROMのプログラムを読込み論理を確定します。

最先端の製造プロセスを使うことで、高集積化、高速化が可能です。多種のハードマクロも搭載しています。大規模なデータ、複雑な処理を高速に行うことに向いています。

CPLDとは?

CPLD (Complex Programmable Logic Device)とは、プログラム可能な論理回路デバイスです。プログラミングの素子に不揮発性のFLASH/EEPROMを用い、プロダクト・ターム(AND,OR)を切り替えて論理回路を実現します。不揮発メモリに回路情報を一度書き込むことで、電源を切った後も回路情報が保持されています。そのため、電源投入後の即動作(インスタントオン)が可能です。回路規模は大きくないため、簡単な制御回路や複数の小規模回路の集積などに向いています。

ASIC、FPGA、CPLDの違い

ASICは搭載論理を最適化できるためFPGA/CPLDに比べると安価に実現できますが、一度開発すると修正ができません。一方、FPGA/CPLDは回路情報を書き換えるだけで仕様を変更することができます。

ASICでの搭載論理の最適化について、高精度なタイミング動作、多層クロック、Gatedクロックを用いた細かな省電力手法、SCANテスト等の故障検出での高品質、電源分離によるバックアップ対応など、よりお客様の要望に合わせたICの実現が可能です。

比較項目・違い ASIC FPGA CPLD
単価
開発費
消費電力
熱対策
ゲート規模
メモリ容量
速度
設計方法
仕様変更
製造TAT
インスタントオン
小型外形

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FPGA・CPLDをASICに置き換える「ASIC化」

ASIC化とは?

ASIC化とは、FPGA、CPLDをASICに置き換えることです。FPGA、CPLDで実現している機能によっては、ASICに置き換えることによりチップ単価の低減、消費電力の低減、熱対策の改善などが可能となります。

ASIC化は、主に、(1)製品立ち上げ時に、仕様変更が容易なFPGA、CPLDで開発・評価を行い、仕様確定後にASIC化するケース、(2)FPGA、CPLDのEOLによるASICへの置換え、の2つのパターンがあります。


ASIC化の設計・開発フロー

ASIC化の設計・開発フローは下記のような流れで進められます。

こちらから

ASICの設計・開発について

ASIC化で解決できる課題

ASIC化により、下記のような課題を解決できます。

  • チップ単価が高い
  • 消費電力が高い
  • 熱対策に不安がある
  • 電源投入後の動作が遅い
  • 部品が大きい

エプソンのASIC化の特長

エプソンのASICは以下の特長があるため、CPLDや小型FPGAに対しピンコンパチでASIC化するのに最適なデバイスとなっております。

  • 5.0V単一電源をはじめ、1.8V~5.0Vまでのさまざま電源に対応が可能。
  • 小規模回路に向いたゲートアレイのラインアップ、小型パッケージのラインアップ
  • 電源端子はお客様の任意にレイアウトする事が可能。

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