公眾號記得加星標??，第一時間看推送不會錯過。

來源：內容編譯自allaboutcircuits。

了解專用集成電路如何幫助公司利用其關鍵 IP 并使自己與使用現成 IC 的競爭對手區分開來。

現成的集成電路 (IC) 為電子系統設計師帶來諸多優勢。其中最顯著的優勢就是便捷性。供應商通過提供評估板和其他支持，讓設計人員能夠輕松地構建解決方案原型并推向市場。但這種便捷性是有代價的：它使得在對客戶至關重要的指標（例如功率效率、功能和尺寸）上進行差異化變得更加困難。

基于現成IC的評估板提供了一條潛在的快速量產途徑。然而，基于這些現成產品的解決方案不可避免地會具有趨同的功能集。系統設計人員針對特定傳感器和顯示器、應用的計算需求或最適合目標用例的電源轉換策略進行優化的機會有限。

這些局限性正變得越來越明顯。用戶如今希望利用機器學習等技術，并部署功耗極低的系統，使其在使用壽命內只需一次電池充電。通用IC意味著這些用戶必須應對固定的性能范圍和工作模式，以及只能通過固件修改或外部混合信號電路進行細微改變的電氣特性。這些外部電路還會增加生產硬件的總成本。

定制 ASIC：釋放差異化

定制專用集成電路 (ASIC) 可以避免在整個系統設計中使用現成硅片的陷阱。借助定制硬件，設計人員可以更全面地優化系統。

例如，針對機器視覺算法定制的硬件加速器可以顯著提高數據吞吐量并降低能耗。這是因為硬件加速功能可以取代許多軟件指令。通過節省基于通用微處理器的算法所需的內存和寄存器之間的數據移動，吞吐量可以以更低的功耗顯著提升。

借助 ASIC，應用程序開發人員可以向硬件設計團隊提供實用的見解，從而進一步增強功能。例如，可以提供有關如何在不使用時最佳地切斷各個單元電源的信息。在許多情況下，盡管通用 IC 具有廣泛的電源門控支持，但控制單元何時進入超低功耗狀態的算法必須謹慎應用，以確保睡眠模式不會影響功能。

除了增強了針對應用調整硬件的能力外，定制硅片還為防止抄襲設置了一道強大的屏障。由于物料清單 (BOM) 依賴于標準 IC，競爭對手可以輕松確定系統的組裝方式。即使解決方案中的處理器支持代碼加密，由于 IC 供應商提供的許多功能都是其軟件開發套件的一部分，因此對系統進行逆向工程也未必會造成巨大的障礙。

從 ASIC 中恢復網表需要進行更為廣泛的分析，并且需要能夠逐層剝離器件的設備。即便如此，抄襲者仍然需要擁有足夠的資源來理解網表與系統功能之間的關系。他們還必須能夠訪問自己的定制 IC 設計資源來復制它。

成熟節點 ASIC：零成本定制

ASIC 不必包含所有甚至大多數設計功能。通常，通過添加具有戰略意義的重要功能來補充大眾市場 IC，定制硅片可以獲得顯著的優勢。除其他優勢外，這種有針對性的設計還有助于降低制造復雜性和物料清單規模。

例如，一個設計采用了目錄BLE IC，并搭配定制的130 nm ASIC用于模擬和電源管理。為了確保長期靈活性，該ASIC指定了雙接口（例如I2C、SPI、GPIO和電源管理模塊），以便能夠與多家供應商的BLE IC兼容。這滿足了模擬BLE、Arm內核和閃存的需求，而無需在高級節點上進行全面集成的高昂成本。

公司通常會通過專注于系統的傳感器接口或電源轉換電路來巧妙地利用基于ASIC的改進。在許多情況下，這使得他們能夠將多個分立元件整合成一個部件。將模擬信號調節、數字信號處理和通信接口集成到單個ASIC中，可以實現傳感器設備的小型化，使其能夠適應狹小的空間。針對特定電機的定制開關模式策略可以讓無人機在一次充電后飛行更長時間。

這種方法無需像多核處理器和其他先進數字設備供應商那樣采用成本更高、更尖端的工藝技術。物聯網 (IoT)、工業控制器和汽車控制子系統等設備都需要更高的電壓和模擬集成度，而這些要求遠遠超出了尖端工藝所能提供的原始門數。

180 nm 和 130 nm 等成熟的 CMOS 節點足以滿足目標協處理器的性能需求，并且能夠直接支持許多傳感器和電源控制設備所需的電壓。采用最新的 10 nm 以下工藝制造的 IC 對模擬電路的支持效率低下，而且成本高得多。一套典型的 180 nm 掩模版的成本很容易就達到 5 萬美元左右，而尖端工藝的成本則高達數百萬美元。

全面的設計套件包含經過驗證的存儲器、IO 和標準數字邏輯功能 IP 庫。此外，我們還提供豐富的代工廠或第三方 IP，用于模擬前端和通信接口，進一步降低設計風險并縮短產品上市時間。成熟的節點具備穩健的良率和易于理解的設計規則，兼具定制優勢、低風險特性和成本結構，支持廣泛的應用。

從定制到競爭優勢

在廣泛使用的商用硅片侵蝕利潤并削弱品牌獨特性的時代，成熟節點的 ASIC 提供了一個變革的杠桿。由于定制 ASIC 不需要對系統架構采取“全有或全無”的做法，用戶可以專注于利用其最重要的知識產權，并沿著競爭對手使用現成器件無法實現的差異化方向進行差異化。

由于 ASIC 方法的優勢，我們值得問自己以下問題：

• 如果您擁有硅片，您的下一代設備可以提供哪些獨特的功能？

• 通過將分立部件整合到單個 ASIC 中，您可以從供應鏈中消除多少風險和成本？

https://www.allaboutcircuits.com/industry-articles/from-follower-to-leader-how-mature-technology-asics-can-give-you-the-edge/

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第4097期內容，歡迎關注。

加星標??第一時間看推送，小號防走丟

求推薦