Vorteile von ASICs/FPGAs

vorteile Vor gar nicht allzu langer Zeit waren Standardschaltkreise die wichtigsten und meist eingesetzten Komponenten für das Design von elektronischen Systemen. Die Integration von kompletten Systembaugruppen (Intellect-Property-Core), der Einbau von mehreren Speicherbänken, die Systemgröße von über eine Million Logikelementen oder über 1000 I/O-Pins in einem einzigen Integrierten Schaltkreis war unvorstellbar. Doch durch die stetige Verkleinerung der Strukturbreite bei der Halbleiterfertigung können heute sehr komplexe Systeme in Form von ASICs (Application Specific Integrated Circuits) und FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) realisiert werden. Diese ASICs/FPGAs ermöglichen die Integration von komplexen Systemen, die z.B. Mikroprozessoren, Speicher, Glue-Logik und verschiedene I/O-Stufen beinhalten, in einem oder nur wenigen Chips. Dies wird auch als System-on-Chip (SoC) bezeichnet.

Folgende Vorteile besitzen die ASICs/FPGAs im Vergleich zu den herkömmlichen Standardschaltkreisen:

  • viel weniger Flächenbedarf für die Leiterplatte durch den Ersatz einer großen Anzahl von Komponenten auf dem Board durch einen oder wenige ASIC(s)/FPGA(s).
  • größere Systemperformance durch kürzere Verbindungswege zwischen der internen Logik und durch kleinere Halbleiter-Strukturbreiten.
  • höhere Zuverlässigkeit des gesamten Hardware-Systems durch die Integration in einem Gehäuse und weniger Lötverbindungen auf der Leiterplatte.
  • Integration ganzer Systeme (System-on-Chip) einschließlich Mikroprozessoren auf einem Chip
  • erhebliche Kosteneinsparung durch den Ersatz vieler Komponenten durch einen einzigen oder wenige ASIC(s)/FPGA(s).
  • geringerer Energieverbrauch und niedrigere Leckströme durch kleinere Halbleiter-Strukturbreiten und durch spezielle Stromsparoptionen für mobile Systemlösungen.
  • geringere Eigenerwärmung durch die niedrige Leistungsaufnahme
  • geringere Wartungs- und Reparaturkosten durch einfachere Testbarkeit des Systems.
  • schnelleres Re-Design des Systems, da die Leiterplatte bei Änderung der internen Logik unverändert bleiben kann
  • ausgezeichneter Schutz des System-Designs gegen Re-Engineering und Industriespionage da Einblick in die interne Struktur sehr aufwendig
  • Verkürzung der Entwicklungszeit durch Wiederverwendung von Designelementen und kompletten Systembaugruppen (Intellect-Property-Core)
  • bessere Verifikation durch die Anwendung von strukturierten Entwicklungsprozesses und Modellierungsschichten bei der System-Entwicklung