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ASIC (Application Specific Integrated Circuit )芯片是专用集成电路，是针对用户对特定电子系统的需求，从根级联想、制造的独到愚弄口头芯片，其绸缪才能和绸缪后果可说明算法需要进行定制，是固定算法最优化联想的产物。ASIC 芯片模块可平时愚弄于东说念主工智能树立、造谣货币挖矿树立、耗材打印树立、军事国防树立等聪慧结尾。

在硬件层面，ASIC 芯片由基本硅材料、磷化镓、砷化镓、氮化镓等材料组成。在物理结构层面，ASIC 芯片模块由外挂存储单元、电源不竭器、音频画面处理器、相聚电路等IP查对付而成。合并芯片模组可搭载一个或几个功能疏通或不同的ASIC 芯片，以知足一种或多种特定需求。

(1) 说明定制进度不同，ASIC 芯片可被分为全定制ASIC 芯片、半定制ASIC 芯片及可编程ASIC芯片。

全定制ASIC 芯片是定制进度最高的芯片之一，研发东说念主员基于不同电路结构联想针对不同功能的逻辑单元，于芯片板搭建模拟电路、存储单元、机械结构。逻辑单元之间由掩模版流通，ASIC 芯片掩模版也具备高度定制化秉性。

全定制化ASIC 芯片联想老本较高，平均每单元芯片模块联想时刻卓绝9 周。该类芯片经常用于高档愚弄口头。

相对半定制化ASIC 芯片，全定制化ASIC 芯片在性能、功耗等方面发挥优秀。如应酬疏通功能，在同种工艺前提下，全定制化ASIC 芯片平均算力输出约为半定制化ASIC 芯片平均算力输出的8 倍，剿袭24 纳米制程的全定制化ASIC 芯片在性能上优于剿袭5 纳米制程的半定制化ASIC 芯片。

组成半定制ASIC 芯片的逻辑单元大部分取自圭表逻辑单元库，部分说明特定需求作念自界说联想。相对全定制ASIC 芯片联想老本较低，天真度较高。

说明圭表逻辑单元和自界说逻辑单元数目搭配模式不同，半定制ASIC 芯片可细分为门阵列芯片和圭表单元芯片。

a、 门阵列芯片

门阵列ASIC 芯片包括有信说念门阵列、无信说念门阵列和结构化门阵列。门阵列ASIC 芯片结构中硅晶片上预定晶体管位置不行更正，联想东说念主员多通过更正芯片底端金属层等方式诊疗逻辑单元互筹备构。

有信说念门阵列ASIC 芯片：该类芯片晶体管位置高度固定，联想东说念主员可在晶体管行之间预界说的空缺空间进行电路布局;

无信说念门阵列ASIC 芯片：无信说念结构下，晶体管行之间不存在电路布局空间，联想东说念主员经常于门阵列单元上方进行布线;

结构化门阵列ASIC 芯片：该结构包括基本门阵列行及镶嵌块。镶嵌块可升迁泄漏布局天真度，但对芯片体积组成搁置。该结构下调教 漫画，泄漏布面容积使用后果较高，联想老本较低，盘活时刻较短。

b、 圭表单元

该类ASIC 芯片由选自圭表单元库的逻辑单元组成。联想东说念主员可按算法需求自行嘱咐圭表单元。除圭表单元外，微适度器、微处理器等固定块也可用于圭表单元ASIC 芯片架构。

广义而言，可编程ASIC 芯片可分为FPGA 芯片和PLD 芯片。在实质分娩经过中，将FPGA 芯片列为不同于ASIC 芯片的扣问机构和企业数目不时加多，故本讨教仅将PLD(Programmable Logic Device)视为可编程ASIC 芯片子类别。

PLD 亦称可编程逻辑器件，在结构上包括基础逻辑单元矩阵、触发器、锁存器等，其互连部分行为单个模块存在。联想东说念主员通过对PLD 进行编程以知足部分定制愚弄口头需求。

(2) ASIC 芯片可说明结尾功能不同分类为TPU 芯片、BPU 芯片和NPU 芯片。

① TPU 为张量处理器，专用于机器学习。如Google 于2016 年5 月研发针对

Tensorflow 平台的可编程AI 加快器，其里面教导集在Tensorflow 口头变化或更新算法时可初始。

② BPU 是大脑处理器，是由地平线科技冷漠的镶嵌式东说念主工智能处理器架构。

③ NPU 是神经相聚处理器，在电路层模拟东说念主类神经元和突触，并用深度学习教导集径直处理大范畴电子神经元和突触数据。

CPU 等传统芯片通过读取、实施外部口头代码教导而生成结尾，相对而言，ASIC 芯片读取原始输入数据信号，并经里面逻辑电路运算后径直生成输出信号。

(1) 优点：

相对CPU、GPU、FPGA 等类型芯片，ASIC 芯片在专用系统愚弄方面具备多元上风，具体表目下如下几方面。

① 面积上风：ASIC 芯片在联想时幸免冗余逻辑单元、处理单元、寄存器、存储单元等架构，以爽朗数字逻辑电路体式构建，有益于减轻芯单方面积。应酬小面积芯片，同等规格晶圆可被切割出更多数目芯片，有助于企业镌汰晶圆老本。

② 能耗上风：ASIC 芯片单元算力能耗相对CPU、GPU、FPGA 较低，如GPU 每算力平均约破钞0.4 瓦电力，ASIC 单元算力平均破钞约0.2 瓦电力，更能知足新式智能家电对能耗的搁置。

③ 集成上风：因剿袭定制化联想，ASIC 芯片系统、电路、工艺高度一体化，有助于客户取得高性能集成电路。

④ 价钱上风：受到体积小、初始速率高、功耗低等秉性影响，ASIC 芯片价钱远低于CPU、GPU、FPGA 芯片。面前大众商场ASIC 芯片平均价钱约为3 好意思元，远期若达到量产范畴，ASIC 芯片价钱有望保执执续下跌态势。

(2) 瑕疵：

① ASIC 芯片定制化进度较高，联想开采周期长，制品需要作念物理联想和可靠性考证，面市时刻较慢。

② ASIC 芯片对算法依赖性较高。东说念主工智能算法高速更新迭代，导致ASIC 芯片更新频率较高。

③ 因ASIC 芯片定制化进度较高，研发周期相对漫长，扩大了ASIC 制品被商场淘汰的风险。

① 谷歌于2016 年推出TPU，谷歌旗下2017 版AlphaGo 物理处理器中镶嵌4 个TPU，可赈济谷歌云TPU 平台和机器学习超等绸缪机。

② IBM 通过模拟大脑结构于2014 年8 月推出制程为28 纳米的第二代TrueNorth芯片，可愚弄于及时视频处理。

③ 英特尔于2017 年推出Xeon 系列ASIC 芯片。该系列芯片可孤独充任处理器，无需附加主机处理器和提拔处理器，可愚弄于机器深度学习。

④ 斯坦福大学推出基于新神经形态绸缪架构的ASIC 芯片运算速率为普通电脑9，000倍，可模拟约100 万个大脑神经元、几十亿个突触流通。

⑤ 新兴科创企业将ASIC 芯片愚弄拓展至安防、提拔驾驶、传统家电、聪慧医疗等范围。

中国 ASIC 芯片家具销售范畴执续增长依据包括但不限于以下要素：

① 边际绸缪范围将成为专用深度学习 ASIC 芯片主要营收范围。

② 迁移通讯树立、头显树立(AR、VR、MR)、平板电脑、无东说念主机、智能家居树立等消费性电子家具将成为 ASIC 芯片家具聚会愚弄范围。

③ 以图形架构为基础的深度学习处理器盛行，ASIC 更适用于图形架构运算环境。

④ 瞻望 2022 年前后，简略同期进行考研和推理的东说念主工智能结尾树立将愈加普及，ASIC芯片将被大量导入该类树立。

参考着手：中国ASIC芯片行业宏构讨教

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