Ein ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) ist ein integrierter Schaltkreis, der für eine ganz bestimmte Anwendung entwickelt und gefertigt wird. Anders als allgemeine Prozessoren oder programmierbare Logik ist seine Funktion bereits bei der Herstellung festgelegt.
Vom Entwurf zur Fertigung
Der ASIC-Design-Flow beginnt mit einer Hardware-Beschreibung (VHDL/Verilog) und der Synthese auf Standardzellen aus einer Bibliothek. Danach folgen Floorplanning, Platzierung (Place & Route), Uhrenbaum-Synthese und das Routing. Am Ende steht eine GDSII-Datei, die als Maskensatz an die Fabrik geht. Dieser Prozess ist aufwendig: Bereits die Masken kosten oft mehrere Millionen Euro.
Vorteile und Nachteile
- Vorteile: höchste Leistung, geringster Stromverbrauch, niedrigste Stückkosten bei großen Serien
- Nachteile: hohe Einmalkosten (NRE), lange Entwicklungszeit, keine nachträgliche Änderung
Bekannte ASIC-Typen
- Krypto-Miner: spezialisierte Chips für das Schürfen von Kryptowährungen
- KI-Beschleuniger wie TPUs oder dedizierte Inferenz-Chips
- Netzwerk-Prozessoren in Routern und Switches
- Sensor-Auswertung in Smartphones und Autos
ASIC im Vergleich zu FPGA und CPLD
Ein FPGA kann dieselbe Schaltung programmierbar nachbilden und eignet sich hervorragend zum Prototyping, bevor der ASIC gefertigt wird. Ein CPLD deckt nur kleine Steuerlogik ab. Erst wenn die Stückzahlen hoch und die Anforderungen stabil sind, amortisieren sich die hohen Entwicklungskosten eines ASICs.
Verwandte Grundlagen: CPU, Taktfrequenz, Von-Neumann-Architektur, Mikroarchitektur.