アプリケーションとは

Jun 20, 2023

多くの電気設計プロジェクトには、主に抵抗、コンデンサ、インダクタ、トランジスタ、ダイオードなどのディスクリート コンポーネントで十分だった時代がありました。 現在では、IC が 1 つも実装されていない基板を見ることは珍しく、さまざまな形状やサイズの IC が埋め込まれた基板を見ることも珍しくありません。 現代の電気工学における IC の絶大な人気は、エンジニアが容易に見つけ、評価、購入、実装できる膨大な数のマイクロチップと密接に関係しています。 ただし、既製の IC では最適化されたソリューションへの直接的なパスが提供されない場合があり、そのような場合、エンジニアは ASIC を検討することがあります。

ASIC の正確な意味に関する公式宣言はなく、多くのエレクトロニクス専門家は、ASIC が正確に何であるか、または特定のコンポーネントが ASIC として分類されるべきかどうかについて必ずしも同意するとは限りません。 それにもかかわらず、Analog Dialogue (p. 12) の古い号から抜粋した次の定義は、ASIC についての優れた出発点であると思います。

[A] セルベースの技術を使用して特定の顧客、アプリケーション、または市場向けに設計された集積回路。必要な機能ブロックがセル ライブラリから取得され、相互接続され、シミュレートされて、必要なシステム機能とパフォーマンス レベルが提供されます。 この定義には、従来の「カスタム」設計手法で設計された IC は含まれません。

この定義の最初の部分 (特定の顧客、アプリケーション、または市場向けに設計された IC) は、この用語のより広範で、おそらくより一般的な理解です。 ただし、定義の 2 番目の部分は、「ASIC」を単なる「カスタム IC」から区別するため役立ちます。 ASIC がカスタム IC と同じである場合、なぜ ASIC という用語が必要なのでしょうか?

完全な定義では、ASIC は、カスタマイズされた機能を提供するが、完全にカスタマイズされた設計プロセスを必要としない IC として識別されます。 代わりに、カスタマイズされた機能は、PCB 設計に似たプロセスを通じて実現されます。 回路図を描くとき、​​ライブラリからコンポーネントを取り出して相互接続し、場合によってはシミュレーションによって回路図の一部を検証します。 ASIC の場合、設計者はライブラリから機能ブロックを取り出して相互接続し、シミュレーションを通じて機能とパフォーマンスを検証します。

例として、図 1 に、標準のデジタル シグナル プロセッサ (DSP) コアと、顧客の意図したアプリケーションに必要な追加回路を組み合わせた ASIC を示します。

ASIC における「アプリケーション固有」という用語は、やや誤解を招く可能性があります。現在の電気工学用語では、「アプリケーション」は通常、電気機器の実際の目的を指します。言い換えれば、電気機器のアプリケーションは、どのような有用な働きをするのかという質問に答えます。このデバイスは実行することを目的としていますか?

たとえば、Nick Davis はフィルタに関する紹介記事の中で、フィルタの用途には無線通信、DC 電源、オーディオ電子機器が含まれると説明しています。 つまり、フィルタ回路は、無線通信を可能にしたり、信頼性の高い電源電圧を生成したり、高品質のサウンドを再生したりすることを目的としたモジュールやシステムで有用です。

特定用途向け集積回路は、特定の用途に特化していないことが多いか、少なくとも特定の用途に限定されていないことが判明しています。 たとえば、高度に統合されたデータ コンバータ ASIC は、主に医療用画像アプリケーション向けに設計されている可能性がありますが、この同じデバイスが産業用ビデオ処理やマルチチャネル自動車センサー ネットワークにも同様に役立つ可能性は十分にあります。 当初はスマートフォン用に設計されているが、さまざまなアプリケーションで成功するのに十分な機能を組み込んだシステムオンチップ (SoC) ASIC など、より汎用的なものを考えることもできます。

したがって、タスク固有集積回路 (TSIC) または機能固有集積回路 (FSIC) という用語の方が正確であると思います。 ただし、TSIC と FSIC は、ASIC ほどスムーズに理解できるわけではありません。 一般に、ASIC は、1 つのチップがタスクの特定の組み合わせを効率的に実行できるように設計されています。 このタスクの組み合わせが最初は特定のアプリケーションに必要な場合でも、この ASIC が既製の IC の効果的で望ましい代替となるさまざまな他のアプリケーションが存在する可能性があります。