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ASIC芯片技术和知识介绍ASIC (Application Specific Integrated Circuit )芯片是专用集成电路，是针对用户对特定 电子系统的需求，从根级设计、制造的专有应用程序芯片，其计算能力和计算效率可根据算 法需要进行定制，是固定算法最优化设计的产物ASIC芯片模块可广泛应用于人工智能设 备、虚拟货币挖矿设备、耗材打印设备、军事国防设备等智慧终端在硬件层面，ASIC芯片由基本硅材料、磷化镓、砷化镓、氮化镓等材料构成在物理结构 层面，ASIC芯片模块由外挂存储单元、电源管理器、音频画面处理器、网络电路等IP核拼 凑而成同一芯片模组可搭载一个或几个功能相同或不同的ASIC芯片，以满足一种或多种 特定需求ASIC 芯片分类(1)根据定制程度不同，ASIC芯片可被分为全定制ASIC芯片、半定制ASIC芯片及可编 程ASIC芯片①全定制 ASIC芯片全定制 ASIC 芯片是定制程度最高的芯片之一，研发人员基于不同电路结构设计针对不同功 能的逻辑单元，于芯片板搭建模拟电路、存储单元、机械结构逻辑单元之间由掩模版连 接，ASIC芯片掩模版也具备高度定制化特点全定制化 ASIC 芯片设计成本较高，平均每单位芯片模块设计时间超过 9 周。

该类芯片通常 用于高级应用程序相对半定制化 ASIC 芯片，全定制化 ASIC 芯片在性能、功耗等方面表现优秀如应对相同 功能，在同种工艺前提下，全定制化 ASIC 芯片平均算力输出约为半定制化 ASIC 芯片平均 算力输出的 8 倍，采用 24 纳米制程的全定制化 ASIC 芯片在性能上优于采用 5 纳米制程的 半定制化 ASIC 芯片② 半定制ASIC芯片构成半定制 ASIC 芯片的逻辑单元大部分取自标准逻辑单元库，部分根据特定需求做自定义 设计相对全定制 ASIC 芯片设计成本较低，灵活度较高根据标准逻辑单元和自定义逻辑单元数量搭配模式不同，半定制 ASIC 芯片可细分为门阵列 芯片和标准单元芯片a、 门阵列芯片门阵列 ASIC 芯片包括有信道门阵列、无信道门阵列和结构化门阵列门阵列 ASIC 芯片结 构中硅晶片上预定晶体管位置不可改变，设计人员多通过改变芯片底端金属层等方式调整逻 辑单元互连结构有信道门阵列 ASIC 芯片：该类芯片晶体管位置高度固定，设计人员可在晶体管行之间预定 义的空白空间进行电路布局；基础 单元口口 口口口口 口口口空白区间 晶体螢亍无信道门阵列 ASIC 芯片：无信道结构下，晶体管行之间不存在电路布局空间，设计人员通 常于门阵列单元上方进行布线；口口 口口口口口口口口口。

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ASIC芯片特点CPU等传统芯片通过读取、执行外部程序代码指令而生成结果，相对而言，ASIC芯片读取 原始输入数据信号，并经内部逻辑电路运算后直接生成输出信号1） 优点：相对CPU、GPU、FPGA等类型芯片，ASIC芯片在专用系统应用方面具备多元优势，具体 表现在如下几方面① 面积优势：ASIC芯片在设计时避免冗余逻辑单元、处理单元、寄存器、存储单元等架 构，以纯粹数字逻辑电路形式构建，有利于缩小芯片面积应对小面积芯片，同等规格晶圆 可被切割出更多数量芯片，有助于企业降低晶圆成本② 能耗优势：ASIC芯片单位算力能耗相对CPU、GPU、FPGA较低，如GPU每算力平均 约消耗0.4瓦电力，ASIC单位算力平均消耗约0.2瓦电力，更能满足新型智能家电对能耗 的限制③ 集成优势：因采用定制化设计，ASIC芯片系统、电路、工艺高度一体化，有助于客户获 得高性能集成电路④ 价格优势：受到体积小、运行速度高、功耗低等特点影响，ASIC芯片价格远低于CPU、GPU、FPGA芯片当前全球市场ASIC芯片平均价格约为3美元，远期若达到量产 规模，ASIC芯片价格有望保持持续下降态势2） 缺点：① ASIC 芯片定制化程度较高，设计开发周期长，成品需要做物理设计和可靠性验证，面市 时间较慢。

② ASIC芯片对算法依赖性较高人工智能算法高速更新迭代，导致ASIC芯片更新频率较③ 因ASIC芯片定制化程度较高，研发周期相对漫长，扩大了 ASIC成品被市场淘汰的风 险ASIC 芯片产品介绍① 谷歌于2016年推出TPU,谷歌旗下2017版AlphaGo物理处理器中镶嵌4个TPU, 可支持谷歌云TPU平台和机器学习超级计算机② IBM通过模拟大脑结构于2014年8月推出制程为28纳米的第二代TrueNorth芯片， 可应用于实时视频处理③ 英特尔于2017年推出Xeon系列ASIC芯片该系列芯片可独立充当处理器，无需附加 主机处理器和辅助处理器，可应用于机器深度学习④ 斯坦福大学推出基于新神经形态计算架构的ASIC芯片运算速度为普通电脑9,000倍， 可模拟约100 万个大脑神经元、几十亿个突触连接⑤ 新兴科创企业将ASIC芯片应用拓展至安防、辅助驾驶、传统家电、智慧医疗等领域全文完 ■文章来源于网络，仅件为个人学习使用 如有侵权，请联系删除！。