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片上系統(tǒng) (SoC) 集成電路：通過(guò)更高的集成度實(shí)現(xiàn)更快、更高效的集成

片上系統(tǒng) (SoC) 是單片硅片上的集成電路，包含運(yùn)行系統(tǒng)所需的所有組件。片上系統(tǒng)IC具有許多優(yōu)點(diǎn)，還可以提供嵌入式微控制器，因?yàn)樗鼈儾粌H由多個(gè)操作組件組成，而且生產(chǎn)起來(lái)高效、緊湊且具有成本效益。由于這些原因，SoC 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員中越來(lái)越受歡迎，并且可以在大多數(shù)專(zhuān)注于小尺寸或最低功耗的系統(tǒng)中找到，例如物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、智能手機(jī)、相機(jī)、嵌入式系統(tǒng)，以及過(guò)去幾年的小型 PC 和筆記本電腦。

標(biāo)準(zhǔn)片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器內(nèi)核;內(nèi)存系統(tǒng)，例如RAM或ROM;外部接口，如有線端口(USB、HDMI等)和無(wú)線(WiFi和藍(lán)牙);圖形處理單元 (GPU) 和其他組件，例如模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器和內(nèi)部接口總線。盡管尺寸緊湊，但片上系統(tǒng)IC的效率非常高，并且通常優(yōu)于使用標(biāo)準(zhǔn)組件構(gòu)建的系統(tǒng)

專(zhuān)用集成電路(ASIC)是一種片上系統(tǒng)IC，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于某些定制應(yīng)用。這可以包括硬件和軟件。

系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP)

當(dāng)需要集成需要多種ASIC技術(shù)的功能時(shí)，將使用系統(tǒng)級(jí)封裝，例如，在高壓技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的高壓?jiǎn)?dòng)單元，支持1200V操作，以及一些在標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)、傳感器或ADC。英飛凌作為全球領(lǐng)先的ASIC供應(yīng)商之一，支持系統(tǒng)級(jí)封裝，從簡(jiǎn)單的引線鍵合逐芯片解決方案到基于基板的微型模塊，甚至嵌入芯片和多層。

現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)

現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA) 是一種集成電路，在制造后可以多次重新編程。與ASIC不同，F(xiàn)PGA可以被多次修改，這就是為什么工程師通常使用它們來(lái)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)或構(gòu)建系統(tǒng)解決方案，這些解決方案將以較小的批量生產(chǎn)。現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列對(duì)電路設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)樗鼈兊目芍匦戮幊坦δ芸梢孕迯?fù)錯(cuò)誤，從而在短期內(nèi)節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。它們還允許對(duì)電路進(jìn)行多次迭代，并可用于在設(shè)計(jì)過(guò)程中在系統(tǒng)中生成快速適配，以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的功能或允許早期生成固件和軟件。之后，F(xiàn)PGA 將用于生產(chǎn)，或者經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的功能將用于構(gòu)建 ASIC。

FPGA 和 ASIC 之間的主要區(qū)別在于可編程性和成本。FPGA 是“現(xiàn)場(chǎng)可編程的”，這意味著它可以被修改和重新編程，而無(wú)需將其返回給制造商，但成本相當(dāng)高，達(dá)到 3 位數(shù) $ 范圍。由于成本極高，當(dāng)系統(tǒng)解決方案大批量生產(chǎn)時(shí)，它們不能使用。（相關(guān)推薦：可編程邏輯器件芯片選型）

另一方面，ASIC 是專(zhuān)為特定定制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的集成電路，一旦創(chuàng)建，就無(wú)法修改。完全定制的IC或ASIC可以很容易地便宜10倍到30倍，是大批量產(chǎn)品的正確選擇。對(duì)于更復(fù)雜的開(kāi)發(fā)，您只需投資一次，但可以在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)享受較低的成本。為了避免在ASIC開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行成本高昂且及時(shí)的迭代，我們?cè)谠S多ASIC項(xiàng)目中使用FPGA進(jìn)行早期原型設(shè)計(jì)和調(diào)試未來(lái)ASIC的全部或部分功能。

一旦原型構(gòu)建完成并針對(duì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤進(jìn)行了全面測(cè)試，ASIC 將包括模擬等附加功能。 

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