Je veux dire par rapport aux circuits intégrés (ASIC) avec une complexité, une vitesse similaires, etc. Comparons les commutateurs Ethernet aux FPGA Kintex (notez que le commutateur le plus cher de la liste est aussi cher que le Kintex le moins cher):
- Les FPGA sont des circuits intégrés bien structurés (comme les RAM). Ils peuvent être mis à l'échelle et développés facilement.
- Les outils de conception ( Vivado , Quartus , etc.) sont aussi chers, donc je pense que le prix d'un FPGA est le prix de l'IC (et du développement) lui-même à l'exclusion du coût du support et des outils. (Certains fournisseurs non FPGA proposent des outils gratuits dont le coût de développement inclut le prix du CI.)
Les FPGA sont-ils produits en plus petites quantités que les autres circuits intégrés? Ou existe-t-il un harnais technologique?
Réponses:
Les puces FPGA incluent à la fois des connexions logiques et programmables entre les éléments logiques, tandis que les ASIC ne comprennent que la logique.
Vous seriez étonné de voir combien de zone de puce est consacrée au "tissu de connexion" dans un FPGA - c'est facilement 90% ou plus de la puce. Cela signifie que les FPGA utilisent au moins 10 fois la surface de la puce d'un ASIC équivalent, et la surface de la puce coûte cher!
Il en coûte un certain montant pour effectuer tout le traitement sur une tranche de silicium donnée, quel que soit le nombre de puces individuelles qui s'y trouvent. Par conséquent, selon une première approximation, le coût de la puce est directement proportionnel à sa surface. Cependant, plusieurs facteurs aggravent la situation. Tout d'abord, des puces plus grandes signifient qu'il y a moins de sites utilisables sur la plaquette pour commencer - les plaquettes sont rondes, les puces sont carrées et beaucoup de surface est perdue sur les bords. Et les densités de défauts ont tendance à être constantes à travers la tranche, ce qui signifie que la probabilité d'obtenir une puce sans défaut (c'est-à-dire, le "rendement") diminue avec la taille de la puce.
la source
Un autre facteur clé du coût est la vérification.
Les FPGA doivent être testés individuellement avant la vente. Ceci est en partie pour garantir que tous les milliers à plusieurs millions d'interconnexions de routage et de cellules logiques sont fonctionnels. Cependant, la vérification implique également la caractérisation et le regroupement de la classe de vitesse - déterminer la vitesse à laquelle le silicium peut fonctionner et que la vitesse et les retards de propagation de toutes les nombreuses interconnexions et cellules sont convenablement adaptés aux modèles de synchronisation pour sa classe.
Pour les conceptions ASIC, les tests sont généralement plus simples - oui-non, la conception fonctionne comme prévu. En tant que tel, le temps requis pour la vérification est probablement beaucoup moins, et donc moins cher à effectuer.
la source
Il y a un (plus) point important qui est généralement négligé, la technologie des processus.
Les FPGA qui ont une part de marché élevée sont fabriqués avec une technologie de pointe. Pour être plus précis, les FPGA Kintex-7 ont un processus TSMC 28 nm et leur expédition a commencé en 2011 [1] . TSMC avait commencé la production de masse de 28 nm la même année [2] .
Je ne connais pas le processus des commutateurs Ethernet, mais la plupart des sociétés de conception ASIC ne suivent pas la technologie de pointe. Cela n'a pas non plus de sens pour les fonderies.
Le graphique suivant montre les revenus de TSMC par technologie ( 1T18 ). Même en 2018, 39% des revenus proviennent de technologies plus anciennes que 28 nm. Si nous pensons au nombre de puces, il n'est pas difficile d'imaginer que plus de la moitié des ASIC sont aujourd'hui fabriqués avec des technologies plus anciennes que Kintex-7, 7 ans.
En conclusion, la technologie des processus est l'un des facteurs qui rendent les FPGA plus chers. Je ne prétends pas que c'est un facteur dominant, mais suffisamment important pour être pris en considération.
la source
Je vais me lancer sur un sujet et dire que cela est de loin dominé par la simple offre et la demande. Les commutateurs Ethernet sont produits en masse avec d'énormes économies d'échelle et se vendent à rabais sur des puces qui ne sont pas si largement utilisées. Les FPGA, je dirais, ne sont pas aussi largement déployés que les commutateurs Ethernet et coûtent donc plus cher car les coûts de développement et d'infrastructure sont répartis sur moins de clients.
Il ne s'agit pas de taille de processus ou de matrice ou de quelque chose comme ça. Considérez le Xilinx Virtex-7 (uniquement parce que j'ai pu trouver plus facilement des données pour cela) et comparons-le à quelques contemporains:
Donc, dans l'ensemble, le Virtex FPGA semble à un prix raisonnable (modèles plus populaires) par rapport à d'autres silicium d'un nombre de transistors, d'une génération et d'un volume de vente similaires. La XBox SOC ressort comme quelque chose qui a été largement déployé dans un appareil grand public et le coût est également beaucoup plus faible.
Le calcul de NVIDIA GK110 était beaucoup moins largement déployé que les puces grand public similaires qui se retrouvaient dans les cartes de jeu et était également plus cher, même compte tenu des similitudes architecturales et du fait que les puces étaient fabriquées dans la même usine.
Quant aux puces Virtex, il n'y a pas de différence de 10x dans la complexité des puces 2500 $ par rapport aux puces 35000 $ - ces dernières sont tout simplement beaucoup moins populaires et, avec des volumes de vente inférieurs, le coût unitaire est nécessairement plus élevé.
Le marché en est plein. Tout ce que vous pouvez vendre à une centaine de millions peut toujours être moins cher que quelque chose dont vous en vendrez peut-être cent mille.
la source