Qu'est-ce que ASIC (circuit intégré spécifique) ?

LSI conçu spécifiquement pour une application ou un client donné. Plus avantageux en performance et en consommation qu'un produit générique, mais coûteux à développer ; adapté aux gros volumes.

Nom japonais: ASIC(特定用途向けIC)

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Domaine: Industrie et marché des semi-conducteurs

L'économie d'un ASIC

Un circuit intégré spécifique (ASIC) entraîne d'importants coûts ponctuels, appelés coûts d'ingénierie non récurrents (NRE) : architecture et conception logique, vérification, blocs IP sous licence, conception physique et un jeu de masques qui peut coûter de plusieurs millions à plusieurs dizaines de millions de dollars aux nœuds avancés, sans compter des mois de délai de fabrication. En contrepartie, la puce ne contient que les fonctions nécessaires : chaque unité est donc petite, rapide, économe en énergie et peu coûteuse à produire. Les ASIC sont donc rentables lorsque le volume est suffisant pour amortir les NRE, ou lorsqu'aucun composant du commerce n'atteint l'objectif de performance ou de consommation.

Comment on conçoit un ASIC

La plupart des ASIC numériques suivent un flot à cellules standard. Les ingénieurs écrivent du code RTL (niveau transfert de registres) en Verilog ou VHDL, le vérifient par simulation et, pour les grandes conceptions, par émulation ou prototypage FPGA, puis le synthétisent en portes issues de la bibliothèque de cellules de la fonderie, les mémoires étant projetées sur des macros mémoire. Le placement-routage construit le layout physique, l'analyse temporelle statique et la vérification physique (DRC et LVS) le valident, et le layout final fait l'objet du tape-out pour la fabrication des masques. La conception full-custom est utilisée pour les blocs analogiques ou mémoire les plus critiques en performance.

ASIC, FPGA et ASSP

Un FPGA réalise la logique dans une matrice reprogrammable, sans masques ni attente de fabrication : il convient donc aux prototypes, aux petits volumes et aux exigences changeantes ; réalisée en ASIC, la même fonction est plus rapide, plus petite et consomme moins. Un produit standard spécifique à une application (ASSP) est lui aussi dédié à une application, mais il est vendu sur catalogue à de nombreux clients, alors qu'un ASIC est généralement réalisé pour un seul produit ou une seule entreprise. Les CPU et GPU généralistes sacrifient l'efficacité au profit de la flexibilité qu'apporte le logiciel.

Où le rencontre-t-on

Les ASIC apparaissent partout où le volume ou l'efficacité justifient un silicium sur mesure : commutateurs réseau, contrôleurs de stockage, électronique grand public, systèmes automobiles, minage de cryptomonnaies et accélérateurs d'IA. Beaucoup sont à signaux mixtes. Un microphone MEMS, par exemple, associe son élément de détection capacitif à un petit ASIC de lecture dans le même boîtier, qui convertit la minuscule variation de capacité en signal électrique. Dans ces applications de capteurs, l'ASIC est souvent conçu conjointement avec le capteur lui-même.

S'entraîner : questions sur ASIC (circuit intégré spécifique)

Quelle est la méthode typique de conversion du son en signal électrique dans un microphone MEMS ?

  1. ADétecter la variation de température d’une résistance chauffée par le son
  2. BDétecter la quantité de lumière émise par un élément sous l’effet du son
  3. CDétecter la variation de capacité entre une membrane vibrant sous la pression acoustique et une électrode fixe
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Réponse : C. Détecter la variation de capacité entre une membrane vibrant sous la pression acoustique et une électrode fixe

Un microphone MEMS courant forme un condensateur entre une membrane mince d’environ 1 µm d’épaisseur qui vibre sous la pression acoustique et une électrode fixe perforée (contre-électrode) ; la variation de capacité due à la vibration est convertie en signal électrique par un ASIC situé dans le même boîtier. Plus petit que le microphone à électret classique, résistant à la chaleur du brasage et aux caractéristiques homogènes, il est utilisé en plusieurs exemplaires dans les smartphones, notamment pour la suppression de bruit.

Quelle caractéristique du FPGA est correcte ?

  1. ALe circuit est figé à la fabrication et ne peut être modifié
  2. BC'est un composant dédié aux circuits analogiques
  3. CL'utilisateur peut reprogrammer la configuration du circuit logique après fabrication
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Réponse : C. L'utilisateur peut reprogrammer la configuration du circuit logique après fabrication

Le FPGA est un composant dont les blocs logiques, dotés de petites tables de vérité (LUT), et les connexions entre eux peuvent être reprogrammés après fabrication par des données de configuration. Sans le délai de fabrication ni le coût des masques d'un ASIC, il sert aux prototypes, aux petites séries et aux équipements nécessitant des mises à jour fonctionnelles. En revanche, les circuits de reprogrammation supplémentaires font qu'à circuit égal, l'ASIC est plus rapide, moins gourmand et plus compact. Ce n'est pas un composant dédié à l'analogique.

Questions fréquentes

Que signifie ASIC ?

ASIC signifie application-specific integrated circuit (circuit intégré spécifique à une application) : une puce conçue pour un produit ou un usage particulier plutôt que comme composant généraliste.

Quelle est la différence entre un ASIC et un FPGA ?

La logique d'un ASIC est figée dans le silicium lors de la fabrication, ce qui donne les meilleures vitesse, consommation et coût unitaire, mais avec un coût initial élevé et un long délai. Un FPGA peut être reconfiguré après fabrication sans coût de masques, mais il est plus lent, plus encombrant et plus gourmand en énergie pour une même fonction.

Quelle est la différence entre un ASIC et un ASSP ?

Tous deux visent une application précise, mais un ASIC est généralement conçu pour un seul client ou produit, tandis qu'un ASSP est un produit standard qu'un fabricant de puces vend à de nombreux clients.

« ASIC (circuit intégré spécifique) » dans les explications

Questions mentionnant « ASIC (circuit intégré spécifique) » (5)

  1. Quelle est la méthode typique de conversion du son en signal électrique dans un microphone MEMS ?
  2. Quelle caractéristique du FPGA est correcte ?
  3. Quelle méthode prépare à l'avance une base commune (master) couverte de transistors et ne conçoit que les couches d'interconnexion pour chaque produit ?
  4. Comment appelle-t-on un LSI conçu spécifiquement pour une application ou un client particulier ?
  5. Comment la description ci-dessus est-elle généralement traitée lors de la synthèse logique pour FPGA ?

Comparatifs incluant ce terme

Termes associés

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