什么是ASIC芯片？ASIC芯片分类、优点及应用介绍？

什么是ASIC芯片

ASIC芯片是针对使用者要求特定电子系统，从根级设计并制造的专有应用程序芯片，是专用集成电路;ASIC芯片是固定算法最优化设计的产物，计算能力和效率能够根据需要去定制。

ASIC芯片分类

按照主流分类标注，ASIC芯片可以分为全定制、半定制和可编程。半定制的ASIC芯片又可以分为门列阵和标准单元，门列阵包括结构化门列阵、有信道门列阵和无信道门列阵。

从硬件方面来说，ASIC芯片是由基本硅材料、磷化镓、氮化镓等构成。从物理方面来说，ASIC芯片一般包括32位微处理器、存储器和网络电路等部分。为了满足需求，一个芯片板可以搭载一个或者好几个功能相同或不同的ASIC芯片。

全定制ASIC芯片是设计人员根据需求进行设计的，ASIC芯片掩模也具有高度的定制特点。这种芯片的涉及成本较高，每单位模块设计时间超过两个月;因此在性能和功耗等方面，ASIC芯片表现也非常优秀，输出能力约为半定制ASIC芯片的8倍。

半定制ASIC芯片：

半定制ASIC芯片的逻辑单元基本都取自标准的逻辑单元库，只需要根据特定需求进行自定义的设计。

半定制ASIC芯片中的门列阵芯片结构中硅晶片上预定晶体管位置不能够改变，其中的有信道ASIC芯片晶体管位置高度固定，在预定义空白之间可以进行电路布局;无信道ASIC芯片晶体管之间没有电路布局的空间，要在门列阵单元上方布线;结构化门列阵ASIC芯片的嵌入块可以提高线路布局灵活程度，但是会对芯片体积构成一定的限制，设计成本较低且周转时间短。

可编程ASIC芯片：

以PLD即可编程逻辑器件为例，PLD由基础逻辑单元矩阵、触发器和锁存器等部分构成，互连部分是作为单个模块存在的。

ASIC芯片优点

规格优点：ASIC芯片能够避开冗余的计算单元，充分利用到单位运算的单元功能，利于缩小体积。

能耗优势：GPU每算力平均要消耗0.4瓦电力，ASIC芯片消耗则为0.2瓦电力，能够满足新型智能家电的能耗限制。

集成优势：定制化设计的ASIC芯片系统和电路高度一体化，有利于高性能集成电路的获得。

价格优势：由于体积小、运行速度快且能耗低，ASIC芯片价格远低于GPU等芯片，均价约在3美元左右，量产后价格有望继续下降。

ASIC芯片的应用

适用于各类型智慧终端的领域，如人工智能设备、耗材打印设备、军事国防设备等智慧终端都可以用到ASIC芯片。较为有名的是Google在2016年研发的TPU。

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参考资料

《头豹研究院：2019年中国ASIC芯片行业市场研究(43页).pdf》

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