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FPGA versus ASIC

 

 

Qual tecnologia é mais adequada ao seu projeto?

Como decidir entre adotar a tecnologia FPGA (Lógica Programável) ou a ASIC (Circuito Integrado para Aplicações Específicas) para desenvolver um projeto? Alguns profissionais de Pesquisa e Desenvolvimento se deparam com esse tipo de questionamento diante da necessidade de definir qual o caminho mais adequado, fazendo com que haja comparações entre as duas tecnologias.

A principal vantagem da tecnologia FPGA é o fato da duração do ciclo de projeto de um circuito ser muito reduzida, ao contrário do que ocorre com a ASIC. Alem disso, por serem altamente reconfiguráveis, os dispositivos em FPGA permitem que se programe diversos circuitos diferentes no mesmo circuito integrado.

Além disso, há outra vantagem competitiva a ser considerada a favor da tecnologia FPGA: o custo de desenvolvimento. Devido à tecnologia envolvida, o custo de projeto de um ASIC é muito elevado, e estes só se tornam economicamente rentáveis quando produzidos em grandes quantidades, ao contrário da FPGA, que não tem custos fixos de projeto, embora apresentem um preço unitário mais elevado do que um ASIC que seja produzido em escala

Na verdade, a tecnologia FPGA constitui o suporte preferível para realizar prototipagem rápida, assim como para programar circuitos otimizados para aplicações específicas onde se possa tirar partido do paralelismo e de particularidades dos dados a processar.

 

FPGA é muito usado no Brasil em telecomunicações

De acordo com o gerente de Pesquisa e desenvolvimento da Macnica DHW, Fernando Andrade, a tecnologia FPGA é totalmente adequada às características do mercado brasileiro.  Ele cita como exemplo a área de telecomunicações, em que o FPGA apresenta claras vantagens em relação ao ASIC em quase todas as situações.

“O exemplo brasileiro é peculiar, porque a tecnologia desenvolvida lá fora demora um pouco a chegar aqui. Vou dar um exemplo genérico: a tecnologia 4G, que chegou atrasada ao Brasil. Quando a norma é estabelecida, começa uma corrida para definir qual fabricante vai lançar o dispositivo ASIC. Isso pode demorar entre um e três anos até que fique disponível no mercado. Durante este intervalo, outras empresas passam a desenvolver a norma em FPGA e assim conseguem entrar no mercado de seis meses a dois anos mais tarde. Ou seja, lançam o produto no mercado antes dos ASICs”, explica Fernando.

E acrescenta: “É uma tecnologia bem mais flexível, já que dá para ir adaptando, corrigindo a aplicação já com a placa pronta. Se o ASIC estiver errado, perde-se aquele chip que terá de ser reprojetado em parte ou, em casos extremos, totalmente. Isso significa um grande prejuízo financeiro tanto por conta dos custos de prototipação quanto de tempo.”

Na opinião do gerente de P&D da Macnica DHW, quem pretende largar na frente diante das novas tecnologias, o ideal é sempre usar o FPGA. “É claro que se trata de uma decisão estratégica das empresas brasileiras utilizarem uma ou outra tecnologia. No Brasil, especialmente na área de telecomunicações, cuja característica não exige produção em alta escala, a tecnologia FPGA é a melhor alternativa.

Outra área em que a tecnologia FPGA se destaca bastante é a de automação industrial. Grandes indústrias como a Weg e a Siemens, por exemplo, utilizam essa tecnologia em suas plantas fabris dentro de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), aparelhos eletrônicos digitais que utilizam memória programável para armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.

 

Vantagens da tecnologia de lógica programável

 Embora a decisão entre uma e outra tecnologia seja estratégica e quase sempre envolva custos, a utilização da lógica programável apresenta uma série de vantagens em relação aos circuitos integrados para desenvolver apenas uma função.

“O FPGA desenvolve mais rápido e é mais barato comparado ao ASIC”, assegura Fernando Gonçalves. Segundo ele, o FPGA é uma espécie de chip virgem, no qual se pode programar qualquer coisa, enquanto no ASIC, é necessário projetar todo o chip e mais a aplicação que vai dentro dele.

Segundo o gerente de P&D da Macnica DHW, o ASIC é perfeito para algumas situações, especialmente quando se envolve a produção em grande escala de um mesmo produto. Mas ele traz sérios problemas na hora do desenvolvimento. “Por exemplo, você desenvolve seu projeto uma vez, faz a fabricação desse chip, ainda como protótipo e, se houver um erro, terá que fabricá-lo novamente. O problema é que cada fabricação dessas pode custar mais de 1 milhão de dólares.”

No caso do FPGA o processo de prototipação é infinitamente mais barato. Constituiu-se praticamente em criar um código, apertar um botão no computador e lançar alguma aplicação para dentro do dispositivo. Além disso, a equipe para fazer uma aplicação com FPGA normalmente é formada por um único engenheiro, enquanto com ASIC exigirá uma equipe bem maior. A diferença de custo de desenvolvimento chega a ser gigantesca na comparação do FPGA com o ASIC

 

FPGA tem maior eficiência e efetividade

Como um dispositivo em FPGA pode desenvolver várias funções, há um impacto físico nas dimensões da placa, que é bem reduzida quando se utiliza esta tecnologia. Isso porque apenas um componente irá substituir vários com maior eficiência e efetividade.

 “A grosso modo, tudo o que é digital, que existe em uma placa, é possível ser introduzido no chip FPGA. Por exemplo, numa placa de 10 x 10 cm, que se usava cinco ou seis chips específicos, com um único FPGA serão executadas as mesmas funções, reduzindo o tamanho físico da placa, que fica bem mais enxuta”, finaliza Fernando.