专用集成电路

专用集成电路是为特定用户或特定电子系统制作的集成电路。数字集成电路的通用性和大批量生产，使电子产品成本大幅度下降，推进了计算机通信和电子产品的普及，但同时也产生了通用与专用的矛盾，以及系统设计与电路制作脱节的问题。同时，集成电路规模越大，组建系统时就越难以针对特殊要求加以改变。为解决这些问题，就出现了以用户参加设计为特征的专用集成电路，它能实现整机系统的优化设计，性能优越，保密性强。

ASIC是一个自定义设计的处理器,能够通过有标准芯片的类似设计来增强性能并降低开发新系统的成本。ASIC通常用于高速交换机和路由器中。不用ASIC设计的典型设备将有许多单独的芯片和组件,并在软件中执行许多功能。ASIC可以将所有这些芯片(甚至软件)的功能合并到一个单一芯片上。生成的芯片常被称为“定制硅片”。最新的ASIC技术可以在一个单一芯片上集成数百万个逻辑门电路。

与一个设计相似的基本芯片相比，ASIC设备一般具有更好的性能和较低的成本。ASIC通常适用于高速转换器和路由器中。它更适用于军事应用，能有效地解决军用集成电路的高性能、小批量、高可靠、快周期的矛盾。一个配有基本芯片的普通设备通常有许多单独元件，它们在软件中执行着许多功能。单一的ASIC设备/系统能够汇集那些芯片的所有功能，甚至在软件使用中，也只需单一的芯片。

　 ASIC 早期的设计原理是：利用 Verilog和VHDL，通过逻辑合成工具（如设计编辑器）接收硬件语言描述说明，然后将这些高级语言编译到优化门级网络表中，通过该网络表将“标准单元库”引入前言。标准单元库由预先描述的逻辑门集构成，硅编译器通过标准单元库将原始源转换为门级网络表。网络表被返回到某个位置，同时传送创建物理版面的工具。然后路由应用程序将预先描述的单元排列成矩阵形式，并通过矩阵形式传送连接。最终“Place & Route”过程输出的数据以GDS-II格式（代表实际芯片的各种掩膜层）表示各层和多边图形。

　　同时设计人员们利用“全定制”线路执行 ASIC，这样每个晶体管的独立描述进行在建立电路期间。“全定制”方式可能比“标准单元库”执行起来更快，但通常情况下，由于“标准”差错机率小，所以它执行起来比“全定制”更快。

在20世纪90年代中期,ASIC提供了第2层以太网交换功能。芯片读取MAC地址并转发该帧。当第3层路由选择交换机开始出现时,ASIC承担了评估数据报中路由选择信息的更重大的任务。现在评估第4层到第7层信息的交换机已经很常见了。

需要定制ASIC的客户一般都是带着自己的ASIC设计去找ASIC供应商,如IBM。布局芯片的逻辑时采用特殊工具,并在布局上进行连接以完成设计。这个过程已经变得越来越先进了,允许向ASIC添加非常复杂的功能,如第7层功能。

用ASIC设计组件和系统的惟一一个问题是：创建芯片后设计即被固定下来,通常是不能进行更新的。但是许多开发者使用组合设计,将标准例程在ASIC上进行硬接线并向可编程RISC(精简指令集计算机)处理器中放置较不稳定的功能,至少要等到设计和/或标准设定之时。

ASIC针对需要非常大量处理的任务,如VPN(虚拟专用网络)数据加密、防火墙数据分组处理以及策略性管理服务器。一些ASIC有自己的内存块,因此可以向芯片中添加专用指令和代码更改。

与基于ASIC的设计相反的是基于RISC的设计。RISC处理器是可以内置在基于CPU的系统中(如交换机)的现成组件,因为它节省了设计和建立定制的ASIC的花费。基于RISC的交换机在可重编程及用软件下载更新方面的能力更加灵活。但是,RISC设计要比ASIC设计慢。