ASICとは

ASIC（Application Specific Integrated Circuit）とは、顧客の特定の要求に合わせてカスタムまたはセミカスタムで作られた半導体デバイスです。 東京エレクトロンの公式用語集はこのように記述しています。

定義・解説

汎用のプロセッサは、多くの用途で動くよう作られています。どんな命令が来ても対応できるかわりに、実際に使う機能はそのうちの一部です。残りの回路も面積を占め、待機電力を消費します。

ASICは、この余りを削ります。用途が1つに決まっているなら、その用途に必要な回路だけを載せればよく、汎用のための仕組みは省けます。同じ動作を、より小さな面積と低い消費電力で実行します。

残りの回路も面積を占め、待機電力を消費します

汎用のプロセッサは多くの用途に備えるため、実際に使う機能は一部にとどまり、残りの回路も面積を占めて待機電力を消費します。ASICは用途を1つに絞り、必要な回路だけを載せるので、同じ動作をより小さな面積と低い消費電力で実行します。

そのかわり、回路は製造した時点で固定されます。仕様が変わったときに対応する手段は、設計をやり直して作り直すことだけです。専用化で得た効率と引き換えに、柔軟性を手放しています。

どこまで共通で作り、どこから顧客ごとにするか

ゲートアレイは基本セルを作り込んだ未配線のマスタウェハを共通で用意し、配線の層だけを顧客ごとに変えます。専用品でありながら前半の工程を作り置きできる構造です。

1つの顧客のためだけに設計からマスクまで一式を用意すれば、その費用はその顧客の数量だけで回収することになります。ここを丸ごと個別に流すかぎり、専用品は割高なままです。

ゲートアレイは、この費用を分割する工夫です。東京エレクトロンの公式用語集は、ゲートアレイを最初期のセミカスタムICとし、基本セルがあらかじめ作り込まれ、相互配線だけを残した状態のマスタウェハを使うと記述しています。

トランジスタを作るまでの工程は、どの顧客でも同じです。だから先にまとめて流しておけます。顧客ごとに変えるのは配線の層だけなので、そこから先だけを個別に流せば済みます。前半を共通化した分、費用も納期も圧縮されます。

「どこまで作り置き、どこから顧客ごとにするか」── ASICの系譜は、共通の工程から顧客ごとの工程へどこで切り替えるかの歴史でもあります。

東京エレクトロンの公式用語集は、FPGAを、高集積で優れた機能と多数のI/Oを持つセミカスタムICの一種と記述しています。同じセミカスタムの系譜にありながら、性格は大きく違います。

ASICは製造した時点で回路が固定されます。かわりに、量産する数が多いほど初期費用が1個あたりへ薄まり、単価が下がります。

判断の軸は数量です。作る数が少なければ初期費用の重さが単価を押し上げ、多ければ1個あたりの安さが総額を下げます。どこで逆転するかは、設計の規模と製造の世代によって動きます。

ASICとは何ですか？

東京エレクトロンの公式用語集は、ASICを、顧客の特定の要求に合わせてカスタムまたはセミカスタムで作られた半導体デバイスの一種と記述しています。

汎用のチップと何が違いますか？

想定する用途の幅です。汎用品は多くの用途で動くよう作られますが、ASICは1つの用途へ絞って作られます。載せる機能を1つの用途ぶんに絞れるので、面積も消費電力も削れます。

ゲートアレイとは何ですか？

東京エレクトロンの公式用語集は、ゲートアレイを最初期のセミカスタムICとし、基本セルがあらかじめ作り込まれ、相互配線だけを残した状態のマスタウェハを使うと記述しています。

なぜ配線前の状態でウェーハを作りためるのですか？

工程の大半を共通化できるためです。トランジスタを作るまでの工程は全顧客で同じにしておき、配線の層だけを顧客ごとに変えます。専用品でありながら、前半の工程を先に流しておけます。

セミカスタムとフルカスタムの違いは何ですか？

設計者が自由にレイアウトできる範囲です。フルカスタムはトランジスタ1つずつのレイアウトから作り込み、セミカスタムはあらかじめ用意された部品を組み合わせます。自由度と、設計にかかる時間・費用の交換になります。

FPGAとどう使い分けますか？

量産する数と、後から回路を変える必要があるかで選びます。東京エレクトロンの公式用語集は、FPGAを高集積で優れた機能と多数のI/Oを持つセミカスタムICの一種と記述しています。ASICは製造した時点で回路が固定され、量産数が多いほど1個あたりの費用が下がります。

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