درخواست کے لئے مخصوص انٹیگریٹڈ سرکٹ (ASIC) کا تعارف

ہماری روز مرہ زندگی میں ، ہم مختلف قسم کے الیکٹرانک گیجٹ کے پاس آتے ہیں۔ ایک ایسی ٹیکنالوجی جس نے الیکٹرانکس کی تیاری میں انقلاب برپا کیا۔ مربوط سرکٹ “۔ اس ٹیکنالوجی نے کثافت میں اضافہ کرکے الیکٹرانک مصنوعات کے سائز کو کم کیا منطق کے دروازے فی چپ آج ہمارے پاس آئی سی کی کی مختلف اقسام اور تشکیلات ہیں۔ جیسا کہ ہم ارد گرد مشاہدہ کرتے ہیں کہ ہمیں معلوم ہوا ہے کہ کچھ آئی سی صرف ایک مخصوص ایپلی کیشن کے لئے استعمال ہوسکتی ہیں جبکہ کچھ آئی سی کو دوبارہ پروگرام کیا جاسکتا ہے اور مختلف ایپلی کیشنز کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ اس قسم کے آئی سی کو ASICs کا نام دیا گیا ہے۔ لیکن ان میں کیسے فرق ہے؟ ان کو دوبارہ پیش کرنا کیسے ممکن ہے؟ کیوں کچھ آئی سی کو دوبارہ تیار نہیں کیا جاسکتا ہے؟ ان سوالات کے جوابات تلاش کرنے کے لئے امید ہے۔

ایک ASIC (درخواست مخصوص انٹیگریٹڈ سرکٹ) کیا ہے؟

ASIC کا مکمل فارم ہے درخواست کے لئے مخصوص انٹیگریٹڈ سرکٹ۔ یہ سرکٹس ایپلیکیشن کے لئے مخصوص ہیں۔ i.e. کسی خاص ایپلی کیشن کے لئے تیار کردہ آئی سی۔ یہ عام طور پر خاص اطلاق کی ضرورت کے مطابق جڑ کی سطح سے تیار کیے جاتے ہیں۔ کچھ بنیادی درخواست کے لئے مخصوص مربوط سرکٹ کی مثالیں کھلونوں میں استعمال ہونے والی چپس ہیں ، جو میموری اور مائکرو پروسیسر وغیرہ کے انٹرفیسنگ کے لئے استعمال ہوتی ہے۔ یہ چپس صرف اسی ایک ایپلی کیشن کے لئے استعمال کی جاسکتی ہیں جس کے لئے یہ ڈیزائن کیا گیا ہے۔ شاید ، یہ آئی سی کی اقسام صرف ان مصنوعات کے لئے ترجیح دی جاتی ہے جن کی پیداوار بہت زیادہ ہوتی ہے۔ چونکہ ASICs بنیادی سطح سے تیار کیے گئے ہیں ان کی قیمت زیادہ ہے اور صرف اعلی حجم کی تیاریوں کے لئے ہی تجویز کی جاتی ہے۔

ASIC کا بنیادی فائدہ چپ سائز کو کم کیا جاتا ہے کیونکہ ایک سرکٹ کے ایک بڑی تعداد میں عملی اکائیوں کو ایک ہی چپ کے اوپر تعمیر کیا جاتا ہے۔ جدید ASIC میں عام طور پر 32 بٹ شامل ہوتا ہے مائکرو پروسیسر ، میموری بلاکس ، نیٹ ورک سرکٹس وغیرہ… اس قسم کی ASICs کے نام سے جانا جاتا ہے چپ پر سسٹم . مینوفیکچرنگ ٹکنالوجی میں ترقی اور ڈیزائن کے طریقوں میں بڑھتی ہوئی تحقیق کے ساتھ ، مختلف سطح کے تخصیص والے ASICs تیار کیے گئے ہیں۔

ASIC کی اقسام

ASICs کو درجہ بندی کی جاتی ہے اس ترتیب کی بنیاد پر کہ کسی پروگرامر کو کسی چپ پر اجازت دی جاسکے۔

ASICs کی اقسام

مکمل کسٹم

اس قسم کے ڈیزائن میں تمام منطق کے خلیے مخصوص ایپلیکیشن کے لئے بنائے گئے ہیں۔ i.e. ڈیزائنر کو خاص طور پر سرکٹس کیلئے لاجک سیل بنانا پڑتا ہے۔ باہمی ربط کے ل All تمام ماسک پرتیں تخصیص شدہ ہیں۔ لہذا پروگرامر چپ کے باہم ربط کو تبدیل نہیں کرسکتا اور پروگرامنگ کے دوران اسے سرکٹ لے آؤٹ سے آگاہ رہنا ہوتا ہے۔

فل کسٹم ASIC کی ایک بہترین مثال مائکرو پروسیسر ہے۔ اس قسم کی تخصیص ڈیزائنرز کو ایک ہی IC پر مختلف مطابق سرکٹس ، مطلوبہ میموری والے خلیات ، یا مکینیکل ڈھانچے بنانے کی اجازت دیتی ہے۔ یہ ASIC مہنگا ہے اور تیاری اور ڈیزائن کرنے میں بہت وقت لگتا ہے۔ ان آئی سی کو ڈیزائن کرنے میں تقریبا eight آٹھ ہفتوں کا وقت لیا گیا ہے۔

یہ عام طور پر اعلی سطحی درخواستوں کے لئے بنائے جاتے ہیں۔ زیادہ سے زیادہ کارکردگی ، کم سے کم علاقہ اور لچک کی اعلی ڈگری مکمل کسٹم ڈیزائن کی اہم خصوصیات ہیں۔ آخر کار ، یہ خطرہ ڈیزائن میں زیادہ ہوتا ہے کیونکہ منطق کے خلیات ، مزاحم کار وغیرہ ... استعمال شدہ سرکٹ عناصر کی نمائش نہیں کی جاتی ہے۔

نیم کسٹم

اس طرح کے ڈیزائن میں منطق کے خلیات معیاری لائبریریوں سے لیے گئے ہیں۔ i.e. وہ مکمل کسٹم ڈیزائن کی طرح ہینڈکرافٹڈ نہیں ہیں۔ کچھ ماسک اپنی مرضی کے مطابق بنائے جاتے ہیں جبکہ کچھ پیش وضاحتی لائبریری سے لئے جاتے ہیں۔ لائبریری سے لئے گئے منطق کے خلیوں کی قسم اور باہمی رابطوں کے لئے اجازت شدہ تخصیص کی مقدار کی بنا پر ان ASIC کو دو قسموں میں تقسیم کیا گیا ہے- معیاری سیل پر مبنی ASIC اور گیٹ ارے پر مبنی ASIC۔

1)۔ معیاری سیل پر مبنی ASIC

ان آئی سی کو جاننے کے لئے پہلے آئیے ہم سمجھیں کہ ایک معیاری سیل لائبریری کیا ہے۔ کچھ منطقی خلیات جیسے اور دروازے ، یا دروازے ، ملٹی پلیکسرز ، پلٹائیں ڈیزائنرز کے ذریعہ پیشگی ڈیزائن کیا جاتا ہے ، جو مختلف لائبریریوں کا استعمال کرتے ہیں ، ایک لائبریری کی شکل میں معیاری اور ذخیرہ شدہ ہیں۔ یہ مجموعہ اسٹیل سیل لائبریری کے نام سے جانا جاتا ہے۔

معیاری سیل پر مبنی ASIC

معیاری سیل پر مبنی ، ان معیاری لائبریریوں سے ASIC منطق کے خلیوں کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ASIC چپ پر معیاری سیل ایریا یا لچکدار بلاک قطاروں کی شکل میں ترتیب دیئے گئے معیاری خلیوں سے بنا ہوتا ہے۔ ان لچکدار بلاکس کے ساتھ میگا سیلز جیسے مائکروکونٹرولرز یا یہاں تک کہ مائکرو پروسیسرز آن چپ استعمال ہوتے ہیں۔ یہ میگا خلیات میگا افعال ، نظام سطح کے میکروز ، فکسڈ بلاکس ، فنکشنل اسٹینڈرڈ اسٹاک کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔

مندرجہ بالا اعداد و شمار ایک واحد معیاری سیل ایریا اور چار فکسڈ بلاکس کے ساتھ ایک معیاری سیل ASIC کی نمائندگی کرتے ہیں۔ ماسک پرتیں تخصیص شدہ ہیں۔ یہاں ڈیزائنر مرنے پر کہیں بھی معیاری خلیات رکھ سکتا ہے۔ ان کو سی بی سی کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔

2). گیٹ ارے پر مبنی ASIC

اس طرح کے نیم کسٹم ASIC پہلے سے طے شدہ ہیں ٹرانجسٹر سلکان ویفر پر .i.e. ڈیزائنر مرنے پر موجود ٹرانجسٹروں کی جگہ تبدیل نہیں کرسکتا۔ بیس سرنی گیٹ سرنی کا پیش وضاحتی نمونہ ہے اور بیس سیل بیس سرنی کا سب سے چھوٹا تکرار کردہ سیل ہے۔

ڈیزائنر کے پاس صرف مرنے کی پہلی چند دھات کی پرتوں کا استعمال کرتے ہوئے ٹرانجسٹروں کے مابین باہمی ربط تبدیل کرنے کی ذمہ داری عائد ہوتی ہے۔ ڈیزائنر گیٹ سرنی لائبریری سے منتخب کرتا ہے۔ جنہیں اکثر نقاب پوش گیٹ ارے کہا جاتا ہے۔ گیٹ ایری بیسڈ ASIC تین قسم کے ہیں۔ وہ چینلڈ گیٹ ارے ، چینل سے کم گیٹ سرنی اور سٹرکچرڈ گیٹ سرنی ہیں۔

a) .چینیلڈ گیٹ ارے

اس قسم کے گیٹ صف میں ، ٹرانجسٹروں کی قطار کے درمیان وائرنگ کی جگہ باقی رہ جاتی ہے۔ یہ سی بی آئی سی سے ملتے جلتے ہیں کیونکہ بلاکس کے مابین باہمی ربط کے لئے جگہ باقی ہے لیکن چینل والے گیٹ میں سیل کی قطاریں اونچائی میں طے ہوتی ہیں جبکہ سی بی آئی سی میں اس جگہ کو ایڈجسٹ کیا جاسکتا ہے۔

چینلڈ گیٹ ارے

اس گیٹ سرنی کی کچھ اہم خصوصیات یہ ہیں - یہ گیٹ سرنی باہمی ربط کے ل r قطاروں کے مابین پہلے سے طے شدہ جگہوں کا استعمال کرتا ہے۔ مینوفیکچرنگ کا وقت دو دن سے دو ہفتوں تک ہوتا ہے۔

b) چینل کم گیٹ سرنی

چینلز والے گیٹ صف میں دکھائی دے رہے ہیں کہ سیلوں کی قطاروں کے مابین روٹنگ کے لئے کوئی خالی جگہ باقی نہیں ہے۔ یہاں گیٹ صف کے خلیوں کے اوپر سے روٹنگ کی جاتی ہے کیونکہ ہم دھات 1 اور ٹرانجسٹروں کے مابین رابطے کو اپنی مرضی کے مطابق بنا سکتے ہیں۔ روٹنگ کے ل we ، ہم ٹرانجسٹروں کو بغیر استعمال کے راستے میں پڑے ہوئے چھوڑ دیتے ہیں۔ مینوفیکچرنگ لیڈ ٹائم تقریبا two دو ہفتوں کا ہے۔

چینل کم گیٹ سرنی

c) سٹرکچرڈ گیٹ ارے

جیسا کہ اوپر دیکھا گیا ہے اس طرح کے گیٹ صف میں ایک سرایت والا بلاک ہے۔ اسٹرکچرڈ گیٹ صف میں سی بی آئی سی کی اعلی رقبے کی کارکردگی ہوتی ہے۔ نقاب پوش گیٹ صف کی طرح ان کی قیمت کم اور تیز تر ہوتی ہے۔ یہاں ایمبیڈڈ فنکشن کا فکسڈ سائز ڈھانچے والے گیٹ صف پر ایک حد کھڑا کرتا ہے۔ مثال کے طور پر ، کیا اس گیٹ سرنی میں 32k بٹ کنٹرولر کے لئے مخصوص علاقہ موجود ہے لیکن اگر کسی درخواست میں ہمیں صرف 16 ک بٹ کنٹرولر کے لئے ایک علاقہ درکار ہوتا ہے تو باقی علاقہ ضائع ہوجاتا ہے۔ تمام گیٹ صف میں دو دن سے دو ہفتوں تک کا متبادل وقت ہوتا ہے اور سب نے آپس میں مربوط کیا ہے۔

سٹرکچرڈ گیٹ ارے

قابل پروگرام ASIC

پروگرام میں قابل ASIC دو قسمیں ہیں۔ وہ پی ایل ڈی اور ایف پی جی اے ہیں

PLDs (قابل پروگرام منطق آلات)

یہ آسانی سے دستیاب معیاری خلیات ہیں۔ ہم درخواست کے کسی حصے کو اپنی مرضی کے مطابق بنانے کے لئے پی ایل ڈی کا پروگرام ترتیب دے سکتے ہیں ، لہذا انہیں ASIC سمجھا جاتا ہے۔ ہم ایک PLD پروگرام کرنے کے لئے مختلف طریقے اور سافٹ ویئر استعمال کرسکتے ہیں۔ ان میں منطق کے خلیوں کا باقاعدہ میٹرکس ہوتا ہے عام طور پر پلٹائیں فلاپس یا لیچس کے ساتھ ساتھ سرانجام دینے والے سرنی منطق پر۔ یہاں آپس میں جڑے ہوئے ایک بڑے بلاک کے طور پر موجود ہیں۔
پی آر ایم اس آئی سی کی ایک عام مثال ہے۔ EPROM MOS ٹرانجسٹروں کو باہم رابطہ کے طور پر استعمال کرتا ہے لہذا ہائی وولٹیج لگا کر ہم اس کو پروگرام کر سکتے ہیں۔ PLDs میں کوئی حسب ضرورت منطق سیل یا آپس میں جڑ نہیں ہے۔ ان میں تیز رفتار ڈیزائن کا رخ ہوتا ہے۔

پروگرام کے قابل منطق کے الات

ایف پی جی اے (فیلڈ پروگرام قابل گیٹ گیٹ صف)

جہاں PLDs کے پاس منطق خلیات کی حیثیت سے قابل پروگرام سرنی منطق ہوتی ہے ایف پی جی اے گیٹ سرنی نما انتظام ہے۔ ایف ڈی جی اے کے مقابلے میں پی ایل ڈی چھوٹے اور کم پیچیدہ ہیں۔ اس کی لچک اور خصوصیات کی وجہ سے ، ایف پی جی اے کی جگہ لے رہی ہے ٹی ٹی ایل مائیکرو الیکٹرانک نظام میں۔ ڈیزائن میں تبدیلی صرف چند گھنٹوں کی ہے۔

فیلڈ پروگرام قابل گیٹ صف

بنیادی پروگرامم قابل بنیادی منطق خلیوں پر مشتمل ہے جو دونوں انجام دے سکتا ہے مشترکہ اور ترتیب منطق . ہم منطق کے خلیوں کو پروگرام کرسکتے ہیں اور کچھ طریقوں کا استعمال کرکے باہم جڑ سکتے ہیں۔ بنیادی منطق کے خلیوں کو گھیر لیا جاتا ہے تاکہ وہ پروگرام کے قابل انٹرکنیکٹ کے میٹرکس سے گھرا ہوا ہو اور کور گھیرے میں قابل پروگرام I / O خلیوں سے ہوتا ہے۔

ایف پی جی اے میں عام طور پر تشکیل شدہ منطق بلاکس ، ترتیب دینے والا I / O بلاکس ، پروگرام قابل انٹرکنیکٹ ، کلاک سرکٹری ، ALU ، میموری ، ڈوکر شامل ہوتے ہیں۔

ہم نے دستیاب ASIC کی مختلف اقسام کو دیکھا ہے۔ اب سمجھیں کہ جب یہ سارے تخصیصات اور باہمی رابطے مینوفیکچرنگ کے دوران کیے جاتے ہیں۔

درخواست کے لئے مخصوص انٹیگریٹڈ سرکٹ (ASIC) ڈیزائن فلو

ASIC کی ڈیزائننگ مرحلہ وار انجام دی جاتی ہے۔ اقدامات کے اس ترتیب کے طور پر جانا جاتا ہے ASIC ڈیزائن بہاؤ۔ ڈیزائن بہاؤ کے اقدامات نیچے بہاؤ چارٹ میں دیئے گئے ہیں۔

ASIC ڈیزائن کا بہاؤ

ڈیزائن انٹری: اس مرحلے پر ، ڈیزائن کی مائکرو کارٹیکچر کو ہارڈ ویئر کی وضاحت والی زبانیں جیسے VHDL ، Verilog اور سسٹم Verilog کا استعمال کرتے ہوئے لاگو کیا جاتا ہے۔
منطق کی ترکیب: اس مرحلے پر ، منطق خلیوں کی ایک نیٹ لسٹ استعمال کی جانی چاہئے ، آپس میں منسلک ہونے کی قسم اور درخواست کے لئے درکار دوسرے تمام حصوں کو ایچ ڈی ایل کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا ہے۔
سسٹم کی تقسیم: اس مرحلے پر ، ہم بڑے پیمانے پر ڈائی کو ASIC سائز کے ٹکڑوں میں تقسیم کرتے ہیں۔
پری لے آؤٹ تخروپن: اس مرحلے پر ، یہ معلوم کرنے کے لئے ایک نقلی آزمائش کی جاتی ہے کہ آیا ڈیزائن میں کوئی خرابی ہے۔
منزل کی منصوبہ بندی: اس مرحلے پر چپ پر نیٹ لسٹ کے بلاکس ترتیب دیئے گئے ہیں۔
جگہ کا تعین: اس مرحلے پر بلاک کے اندر خلیوں کی جگہ کا فیصلہ کیا جاتا ہے۔
روٹنگ: اس مرحلے پر ، بلاکس اور خلیوں کے مابین رابطے کھینچے جاتے ہیں۔ نکلوانا: اس مرحلے پر ، ہم بجلی کی خصوصیات جیسے مزاحمت کی قدر اور باہم جڑنے کی اہلیت کی قیمت کا تعین کرتے ہیں۔
بعد بندی تخروپن: اس نقلیہ تیاری کے لئے ماڈل پیش کرنے سے پہلے یہ جانچ پڑتال کی جاتی ہے کہ آیا یہ نظام آپس میں جڑ کے بوجھ کے ساتھ ساتھ کام کرتا ہے یا نہیں۔

ASIC کی مثالیں

ASIC کی مختلف خصوصیات کو جاننے کے بعد آئیے ASIC کی کچھ مثالیں دیکھیں۔
معیاری سیل پر مبنی ASIC: ایل سی بی 300 ک ، ایل ایس آئی لاجک کمپنی سے 500 کلو ، اے بی بی ہافو انکارپوریشن سے 2 ، 3 کنبے ، جی سی ایس پلسی کے جی سی ایس 90 کے۔
گیٹ سرنی مصنوعات: ہیرس سیمیکمڈکٹر سے AUA20K ، نیشنل سیمیکمڈکٹرس سے SCX6Bxx ، ٹیکساس آلات سے TGC / TEC کنبے۔
PLD مصنوعات: ایڈوانسڈ مائیکرو ڈیوائسز کے پی اے ایل فیملی ، فلپس سیمیکمڈکٹرز سے GAL کنبہ ، XC7300 اور XILINX سے EPLD۔
ایف پی جی اے مصنوعات: XC2000 ، XC3000 ، XC4000 ، XILINX سے XC5000 سیریز ، کوئٹلوجک کا PASIC1 ، الٹیرا سے MAX5000۔

ASIC کی درخواستیں

ASIC کی انفرادیت نے الیکٹرانکس تیار کرنے کے انداز میں انقلاب برپا کردیا ہے۔ اس نے کثافت کو بڑھاتے ہوئے ڈائی سائز کو کم کردیا منطق کے دروازے فی چپ ASIC کو عام طور پر اعلی سطح کی درخواستوں کے لئے ترجیح دی جاتی ہے۔ ASIC چپ مصنوعی سیارہ ، ROM مینوفیکچرنگ ، مائکروکنٹرولر اور طبی اور تحقیقی شعبوں میں طرح طرح کی درخواستیں۔ ASIC کی ٹرینڈنگ ایپلی کیشنز میں سے ایک بٹکوئن مائنر ہے۔

Bitcoin Miner

cryptocurrency کی کان کنی کے لئے بڑی طاقت اور تیز رفتار ہارڈ ویئر کی ضرورت ہوتی ہے۔ عام مقصد سی پی یو تیز رفتار سے اتنی اعلی کمپیوٹنگ کی گنجائش نہیں فراہم کرسکتا ہے۔ ASIC بٹ کوائن کان کنوں کو چپس ہیں جو خصوصی طور پر ڈیزائن کیے گئے مدر بورڈز اور میں بنائے جاتے ہیں بجلی کی فراہمی ، ایک ہی یونٹ میں تعمیر کیا۔ یہ بٹ کوائن کی کان کنی کے لئے چپ سطح تک ایک عمدہ طور پر ڈیزائن کیا گیا ہارڈ ویئر ہے۔ یہ اکائیاں صرف ایک ہی کریپٹوکرنسی کے الگورتھم پر عمل پیرا ہیں۔ شاید مختلف قسم کے کریپٹورکرنسی کے ل we ، ہمیں ایک اور کان کن کی ضرورت ہے۔

ASIC کے فوائد اور نقصانات

ASIC کے فوائد مندرجہ ذیل شامل کریں.

• • ASIC کا چھوٹا سائز جدید ترین نظاموں کے ل for یہ ایک اعلی انتخاب بناتا ہے۔

• • چونکہ ایک ہی چپ پر بڑی تعداد میں سرکٹس بنائے جاتے ہیں ، اس کی وجہ سے تیز رفتار ایپلی کیشنز آتی ہیں۔

• • ASIC میں بجلی کی کھپت کم ہے۔

• • چونکہ وہ چپ پر موجود نظام ہیں ، سرکٹس بہ پہلو موجود ہیں۔ لہذا ، مختلف سرکٹس کو مربوط کرنے کے لئے انتہائی کم سے کم روٹینگ کی ضرورت ہے۔
  • ASIC کے پاس وقت سازی کے معاملات اور پیداوار کے بعد کی تشکیل نہیں ہے۔

ASIC کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل کریں.

• • چونکہ یہ اپنی مرضی کے مطابق چپس ہیں وہ پروگرامنگ کے ل low کم لچک فراہم کرتی ہیں۔

• • چونکہ ان چپس کو جڑ کی سطح سے ڈیزائن کرنا ہوتا ہے وہ فی یونٹ اعلی قیمت کے ہوتے ہیں۔
  • ASIC کے پاس مارکیٹ مارجن میں زیادہ وقت ہے۔

ASIC بمقابلہ ایف پی جی اے

ASIC اور FPGA کے درمیان فرق میں مندرجہ ذیل شامل ہیں۔

اس طرح ، یہ سب ایک جائزہ کے بارے میں ہے درخواست کے لئے مخصوص انٹیگریٹڈ سرکٹ . ASIC کی ایجاد نے الیکٹرانکس کے استعمال کے طریقے میں زبردست تبدیلی کی ہے۔ ہم اپنی روزمرہ کی زندگی میں ASIC کو مختلف ایپلی کیشنز کی شکل میں استعمال کرتے ہیں۔ آپ ASIC کی کون سی درخواستیں لے کر آئے ہیں؟ آپ نے کس قسم کے ASIC کے ساتھ کام کیا ہے؟