SoC & SiP & FPGA

システムオンチップ (SoC) 集積回路: より高速且つ効率的な集積レベル

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概要

システムオンチップ (SoC) 技術による性能と効率の向上

SoCは、システムの動作に必要なすべてのコンポーネントを含む、単一のシリコン上の集積回路です。システムオンチップICは、複数の部品で構成されるだけでなく、効率的でコンパクトで費用効果が高いため、多くの利点を提供し、組み込みマイクロコントローラーを提供できます。これらの理由から、SoCはシステム設計者の間で継続的に人気が高まっており、IoT、スマートフォン、カメラ、組み込みシステム、さらにはここ数年の小型PCやラップトップなど、スモールフォームファクターまたは最小電力に焦点を当てたほとんどのシステムで見られます。

標準的なシステムオンチップ設計には、1つ以上のプロセッサコアを含めることができます。メモリシステム (RAMまたはROM) 外部インターフェース (USB、HDMIなど)、およびワイヤレス (Wi-FiおよびBluetooth®)。グラフィックス処理装置 (GPU)、およびアナログ/デジタル コンバーター、電圧レギュレーター、内部インターフェース バスなどの他のコンポーネント内蔵。コンパクトなサイズにもかかわらず、システムオンチップICは非常に効率的であり、多くの場合、標準部品によるシステムの構築よりも優れています。ASICは、カスタマイズされたアプリケーションの使用向けに特別に設計されたSoCの一種です。

特定用途向け集積回路 (ASIC)
SiPソリューションとのシームレスな統合

システム イン パッケージは、複数のASIC技術を必要とする機能、例えば、1200V動作をサポートする高電圧技術に実装された高電圧スタートアップ セルと、標準的なCMOS技術で実装されたステート マシン、センサー、アナログ・デジタル コンバーター (ADC) など) を集積する必要がある場合に使用されます。インフィニオンは、世界有数のASICサプライヤーとして、シンプルなワイヤーボンド チップバイチップ ソリューションから、ダイや数層の組み込みが可能な基板ベースのマイクロモジュールまで、パッケージ内のシステムをサポートしています。

フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA)

フィールドプログラマブルゲートアレイ (FPGA) は、製造後に複数回再プログラムできる集積回路です。ASICとは異なり、FPGAは何度も変更できるため、エンジニアはプロトタイピングを行ったり、少量で製造されるシステムソリューションを構築したりするために一般的に使用されます。フィールドプログラマブルゲートアレイは、再プログラム可能な機能によりエラーの修復が可能になり、短期的に時間とコストを節約できるため、回路設計者にとって重要です。また、回路設計を何度も反復的にプロトタイピングできるほか、設計フェーズの段階でターゲットシステムを素早くチューニング・修正し、全体の動作を検証したり、ファームウェアやソフトウェアを早期に開発・デバッグするために利用できます。その後、FPGAを生産に使用するか、実証済みの機能を使用してASICを製造します。

コスト効率の高いプログラマブルな技術

FPGAとASICの主な違いは、プログラマビリティとコストです。FPGAは「フィールドプログラマブル」であり、メーカーに返却することなく変更および再プログラムできますが、最大3桁のドル範囲に達するコストがかかる場合があります。コストが非常に高いため、システムソリューションを大量に生産する場合は使用できません。

一方、ASICは、特定のカスタマイズされたアプリケーション用に設計された集積回路であり、一度作成すると変更できません。フルカスタムICまたはASICは、簡単に10分の１から30分の1にコストを削減でき、量産品に最適です。より複雑な開発に1回投資するだけで済みますが、製品の寿命全体にわたって低コストを享受できます。ASIC開発中のコストとタイムリーな反復を回避するために、多くのASICプロジェクトでFPGAを使用して、将来のASICの全体または一部の機能の早期プロトタイピングとデバッグを行っています。

プロトタイプが作成され、設計エラーについて完全にテストされると、ASICにはアナログなどの追加機能が含まれます。

システムオンチップ (SoC) 技術による性能と効率の向上

SoCは、システムの動作に必要なすべてのコンポーネントを含む、単一のシリコン上の集積回路です。システムオンチップICは、複数の部品で構成されるだけでなく、効率的でコンパクトで費用効果が高いため、多くの利点を提供し、組み込みマイクロコントローラーを提供できます。これらの理由から、SoCはシステム設計者の間で継続的に人気が高まっており、IoT、スマートフォン、カメラ、組み込みシステム、さらにはここ数年の小型PCやラップトップなど、スモールフォームファクターまたは最小電力に焦点を当てたほとんどのシステムで見られます。

標準的なシステムオンチップ設計には、1つ以上のプロセッサコアを含めることができます。メモリシステム (RAMまたはROM) 外部インターフェース (USB、HDMIなど)、およびワイヤレス (Wi-FiおよびBluetooth®)。グラフィックス処理装置 (GPU)、およびアナログ/デジタル コンバーター、電圧レギュレーター、内部インターフェース バスなどの他のコンポーネント内蔵。コンパクトなサイズにもかかわらず、システムオンチップICは非常に効率的であり、多くの場合、標準部品によるシステムの構築よりも優れています。ASICは、カスタマイズされたアプリケーションの使用向けに特別に設計されたSoCの一種です。

特定用途向け集積回路 (ASIC)

SiPソリューションとのシームレスな統合

システム イン パッケージは、複数のASIC技術を必要とする機能、例えば、1200V動作をサポートする高電圧技術に実装された高電圧スタートアップ セルと、標準的なCMOS技術で実装されたステート マシン、センサー、アナログ・デジタル コンバーター (ADC) など) を集積する必要がある場合に使用されます。インフィニオンは、世界有数のASICサプライヤーとして、シンプルなワイヤーボンド チップバイチップ ソリューションから、ダイや数層の組み込みが可能な基板ベースのマイクロモジュールまで、パッケージ内のシステムをサポートしています。

フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA)

フィールドプログラマブルゲートアレイ (FPGA) は、製造後に複数回再プログラムできる集積回路です。ASICとは異なり、FPGAは何度も変更できるため、エンジニアはプロトタイピングを行ったり、少量で製造されるシステムソリューションを構築したりするために一般的に使用されます。フィールドプログラマブルゲートアレイは、再プログラム可能な機能によりエラーの修復が可能になり、短期的に時間とコストを節約できるため、回路設計者にとって重要です。また、回路設計を何度も反復的にプロトタイピングできるほか、設計フェーズの段階でターゲットシステムを素早くチューニング・修正し、全体の動作を検証したり、ファームウェアやソフトウェアを早期に開発・デバッグするために利用できます。その後、FPGAを生産に使用するか、実証済みの機能を使用してASICを製造します。

コスト効率の高いプログラマブルな技術

FPGAとASICの主な違いは、プログラマビリティとコストです。FPGAは「フィールドプログラマブル」であり、メーカーに返却することなく変更および再プログラムできますが、最大3桁のドル範囲に達するコストがかかる場合があります。コストが非常に高いため、システムソリューションを大量に生産する場合は使用できません。

一方、ASICは、特定のカスタマイズされたアプリケーション用に設計された集積回路であり、一度作成すると変更できません。フルカスタムICまたはASICは、簡単に10分の１から30分の1にコストを削減でき、量産品に最適です。より複雑な開発に1回投資するだけで済みますが、製品の寿命全体にわたって低コストを享受できます。ASIC開発中のコストとタイムリーな反復を回避するために、多くのASICプロジェクトでFPGAを使用して、将来のASICの全体または一部の機能の早期プロトタイピングとデバッグを行っています。

プロトタイプが作成され、設計エラーについて完全にテストされると、ASICにはアナログなどの追加機能が含まれます。

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