Che cos'è un'applicazione

Jun 20, 2023

C'è stato un tempo in cui i componenti discreti, principalmente resistori, condensatori, induttori, transistor e diodi, erano sufficienti per molti progetti di progettazione elettrica. Al giorno d'oggi, è raro vedere un circuito stampato che non abbia almeno un circuito integrato, e non è insolito vedere schede piene di circuiti integrati di varie forme e dimensioni. L’enorme popolarità dei circuiti integrati nella moderna ingegneria elettrica è strettamente legata alla vasta gamma di microchip che gli ingegneri possono facilmente trovare, valutare, acquistare e implementare. Tuttavia, i circuiti integrati standard a volte non forniscono un percorso diretto verso una soluzione ottimizzata e, in questi casi, gli ingegneri possono prendere in considerazione un ASIC.

Non esiste una dichiarazione ufficiale riguardante l'esatto significato di un ASIC, inoltre molti professionisti dell'elettronica potrebbero non essere sempre d'accordo su cosa sia esattamente un ASIC o se un particolare componente debba essere classificato come ASIC. Tuttavia, penso che la seguente definizione, tratta da un vecchio numero di Analog Dialogue (p. 12), sia un ottimo punto di partenza su cosa sia un ASIC:

[A]n circuito integrato progettato per un cliente, un'applicazione o un mercato specifico utilizzando tecniche basate su celle, in cui i blocchi funzionali necessari vengono presi da una libreria di celle, interconnessi e simulati per fornire le funzioni di sistema e il livello di prestazioni desiderati. Questa definizione esclude i circuiti integrati progettati con tecniche di progettazione “personalizzate” convenzionali.

La prima parte di questa definizione, un circuito integrato progettato per un cliente, un'applicazione o un mercato specifico, rappresenta un'interpretazione più ampia e forse più comune del termine. Tuttavia, la seconda parte della definizione è utile poiché distingue “ASIC” dal semplice “IC personalizzato”. Se ASIC è uguale a IC personalizzato, perché abbiamo bisogno del termine ASIC?

La definizione completa identifica un ASIC come un circuito integrato che offre funzionalità personalizzate ma non richiede un processo di progettazione completamente personalizzato. Invece, la funzionalità personalizzata si ottiene attraverso un processo analogo alla progettazione PCB. Quando disegniamo uno schema, prendiamo i componenti da una libreria e li interconnettiamo, e talvolta verificheremo parti dello schema tramite simulazione. Per un ASIC, i progettisti prendono blocchi funzionali da una libreria, li interconnettono e ne verificano la funzionalità e le prestazioni tramite simulazione.

Ad esempio, la Figura 1 mostra un ASIC che combina un core DSP (processore di segnale digitale) standard con circuiti aggiuntivi richiesti per l'applicazione prevista dal cliente.

Il termine "specifico dell'applicazione" in un ASIC può essere in qualche modo fuorviante. Nel gergo attuale dell'ingegneria elettrica, "applicazione" si riferisce solitamente allo scopo pratico delle apparecchiature elettriche. In altre parole, l'applicazione di un dispositivo elettrico risponde alla domanda: che tipo di lavoro utile questo dispositivo è destinato a funzionare?

Ad esempio, nel suo articolo introduttivo sui filtri, Nick Davis spiega che le applicazioni dei filtri includono comunicazioni radio, alimentatori CC ed elettronica audio. Ciò significa che i circuiti filtro sono utili in moduli o sistemi il cui scopo è consentire la comunicazione wireless, generare una tensione di alimentazione affidabile o riprodurre un suono di alta qualità.

Si scopre che i circuiti integrati specifici per l'applicazione spesso non sono specifici per una particolare applicazione, o almeno non sono limitati a una particolare applicazione. Un ASIC convertitore di dati altamente integrato, ad esempio, può essere progettato principalmente per applicazioni di imaging medico, ma è del tutto possibile che questo stesso dispositivo sia altrettanto utile per l’elaborazione video industriale o una rete di sensori automobilistici multicanale. Possiamo anche pensare a qualcosa di più generico, come un ASIC system-on-chip (SoC) inizialmente progettato per gli smartphone ma che incorpora funzionalità sufficienti per avere successo in un'ampia varietà di applicazioni.

Pertanto, penso che il termine circuito integrato specifico per attività (TSIC) o circuito integrato specifico per funzionalità (FSIC) sarebbe più accurato. Tuttavia, TSIC e FSIC sicuramente non escono così facilmente come l'ASIC. In generale, un ASIC è progettato in modo tale che un chip possa eseguire in modo efficiente una combinazione specifica di attività. Anche se questa combinazione di attività è inizialmente necessaria per un'applicazione specifica, potrebbero esserci varie altre applicazioni in cui questo ASIC rappresenterebbe un'alternativa efficace e desiderabile ai circuiti integrati standard.