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Mid-volume custom SoCs without ASICs or FPGAs

Mid-volume custom SoCs without ASICs or FPGAs

Immer mehr Anwendungen erfordern kundenspezifische System-on-Chip-Bausteine (SoCs), um Designanforderungen zu erfüllen, die sich mit Standard-Halbleiterbausteinen nicht umsetzen lassen. Entwickler stehen dabei jedoch vor einer Herausforderung, denn die beiden üblichen Methoden bei der Entwicklung kundenspezifischer SoCs – anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) und feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) – sind beide mit Nachteilen verbunden. Dies trifft besonders dann zu, wenn die Stückzahlen im mittleren Bereich liegen.
 

ASICs bieten die Vorteile einer vollständig kundenspezifischen Lösung – mit geringen Stückkosten, sehr hoher Rechenleistung und minimalem Stromverbrauch. Allerdings rechnet sich dies nur, wenn die Stückzahlen hoch genug sind, um die beträchtlichen Anfangsinvestitionen (NRE-Kosten; Non-Recurring-Engineering) zu decken. Darüber hinaus kann die Entwicklung mehrere Monate dauern und eine „fest verdrahtete“ Lösung bietet keine Flexibilität wenn Änderungen erforderlich sind. Müssen neue Funktionen hinzugefügt (oder ein Fehler aus der Hardware entfernt) werden, ist ein teurer ASIC-Re-Spin erforderlich.
 

Umgekehrt bietet programmierbare Logik Vorteile bei der Flexibilität und niedrige Vorlaufkosten. FPGAs lassen sich viel schneller implementieren als ASICs und erfordern weniger Entwicklungsressourcen. Hinsichtlich der höheren Stückkosten, des höheren Stromverbrauches und der etwas geringeren Leistungsfähigkeit muss bei FPGAs allerdings eine Abwägung erfolgen.
 

Beide Varianten sind ein kommerzielles Risiko. Erreicht die ASIC-basierte Lösung nicht die erwartete Absatzmenge, lassen sich die Investition nur schwer wieder hereinholen. Sind die Stückzahlen einer FPGA-Lösung hingegen höher als vorhergesagt, können die teuren Stückkosten zu einer niedrigeren Gewinnspanne führen als eigentlich erwartet.
 

Eine Alternative zu FPGAs und ASICs ist die FFSATM-Technologie (Fit-Fast Structured Array) von Toshiba. FFSA verringert das Risiko und unterstützt die Entwicklung leistungsstarker, stromsparender SoCs zu vernünftigen Stückkosten. Damit eignet sich diese Technik ideal für mittlere Stückzahlen.

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FFSA-Bausteine beinhalten umfangreiches IP auf, darunter Logik, SRAM-Speicher, Hochgeschwindigkeits-Transceiver zur externen Datenanbindung und Mixed-Signal-Schaltkreise. Die Bausteine bieten Platz für bis zu 46 Mio. Logik-Gatter, 88 Mbit SRAM, 40 Transceiver-Kanäle (mit Datenraten bis zu 28 Gbit/s) und können mit Taktfrequenzen von bis zu 1000 MHz betrieben werden. Die nächste FFSA-Generation, die sich gerade in der Entwicklung befindet, wird die Leistungsfähigkeit noch weiter erhöhen.
 

Bei der FFSA-Technologie müssen nur einige wenige Metallagen angepasst werden, um die vorhandenen IPs zu konfigurieren und kundenspezifische Designs zu implementieren. Damit verkürzen sich die Entwicklungszyklen im Vergleich zu einem ASIC von drei Monaten auf weniger als sechs Wochen. Die Gesamtkosten lassen sich dabei um bis zu 65% verringern.
 

Im Download unseres Whitepapers erfahren Sie  mehr über Toshibas FFSATM -Technologie

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