FPGAs इतने महंगे क्यों हैं?

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मैं इसी तरह की जटिलता के साथ ICs (ASICs) की तुलना में मतलब, गति आदि आइए तुलना ईथरनेट स्विच करने के लिए KINTEX FPGAs (ध्यान दें कि सूची में से सबसे महंगी स्विच सबसे सस्ता KINTEX के रूप में महंगा के रूप में लगभग है):

FPGAs अच्छी तरह से संरचित IC (RAM की तरह) हैं। इन्हें आसानी से तराशा और विकसित किया जा सकता है।
डिजाइन उपकरणों ( Vivado , Quartus , आदि) तो मुझे लगता है एक FPGA की कीमत आईसी (और विकास) खुद की कीमत समर्थन की लागत और उपकरणों को छोड़कर है महंगा भी कर रहे हैं। (कुछ गैर-एफपीजीए विक्रेता मुफ्त उपकरण देते हैं जिनकी विकास लागत में आईसी मूल्य शामिल है।)

FPGAs अन्य आईसी की तुलना में कम मात्रा में उत्पादित होते हैं? या कोई तकनीकी दोहन है?

fpga

— betontalpfa
स्रोत

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मुझे लगता है कि किसी ने पीएच.डी. विषय पर व्यापार विज्ञान में थीसिस। यह तकनीकी प्रश्न नहीं है, यह अधिक व्यावसायिक प्रश्न है जिसमें संतरे के साथ सेब की तकनीकी तुलना शामिल है। मुख्य नियम है - विकास उपकरण (उत्पाद) हमेशा उपभोक्ता उत्पादों की तुलना में अधिक महंगे होते हैं - विभिन्न कारणों से, राजस्व / लागत अनुमान और बाजार की मांग से, और प्रतिस्पर्धी (कार्यात्मक) उत्पादों की उपलब्धता।

— बेनामी

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क्या आपने कभी एक उच्च अंत FPGA और सभी सुविधाओं की पेशकश की है? यह सभी को एक साथ अच्छी तरह से काम करने और संभावित बातचीत का अनुमान लगाने के लिए तुच्छ से दूर है। एक समान जटिल ASIC भी एक ही संख्या में नरक के रूप में महंगा है, वह बिंदु जहां ASIC सस्ते हो जाते हैं जब कई लाखों में बेचे जाते हैं। और आपकी तुलना काफी अनुचित है क्योंकि ईथरनेट स्विच में आमतौर पर सभी PLL और सिग्नल कंडीशनिंग और हजारों GPIO पिन के साथ FPGA जितनी जटिलता नहीं होती है।

— 11

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मुझे तुलना नहीं है। 80 सेंट और 50000 डॉलर के बीच Fpga की लागत - आकार और सुविधाओं पर निर्भर करती है। ईथरनेट स्विच 20 डॉलर से शुरू होते हैं और आकार और सुविधाओं के आधार पर, कम से कम सौ हजार डॉलर, आइन को अलग करने के लिए जाते हैं।

— asdfex

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किसी ऐसे व्यक्ति के साथ जो FPGAs और ईथरनेट स्विच दोनों के साथ काम करता है: वे आपके दो डेटा पॉइंट क्यों हैं?

— डॉनफुसिली

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कठोर होने के लिए क्षमा करें, लेकिन: "एक चिप जो सब कुछ कर सकती है वह एक चिप की तुलना में अधिक महंगा है जो केवल 1 काम कर सकती है"। कैसे भी एक सवाल है?

— Agent_L

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FPGA चिप्स में तर्क तत्वों के बीच तर्क और प्रोग्राम कनेक्शन दोनों शामिल हैं, जबकि ASIC में केवल तर्क शामिल हैं।

आप आश्चर्यचकित होंगे कि एक FPGA में "कनेक्शन फैब्रिक" के लिए कितना चिप क्षेत्र समर्पित है - यह आसानी से 90% या चिप से अधिक है। इसका मतलब है कि FPGAs कम से कम 10 × एक समान ASIC के चिप क्षेत्र का उपयोग करते हैं, और चिप क्षेत्र महंगा है!

किसी दिए गए सिलिकॉन वेफर पर सभी प्रसंस्करण करने के लिए एक निश्चित राशि खर्च होती है, चाहे उस पर कितने व्यक्तिगत चिप्स हों। इसलिए, पहले सन्निकटन के लिए, चिप की लागत सीधे अपने क्षेत्र के लिए आनुपातिक है। हालांकि, कई कारक हैं जो इसे इससे भी बदतर बनाते हैं। सबसे पहले, बड़े चिप्स का मतलब है कि वेफर पर कम उपयोग करने योग्य साइटें हैं जिनके साथ शुरू करने के लिए - वेफर्स गोल हैं, चिप्स चौकोर हैं, और किनारों के आसपास बहुत सारे क्षेत्र खो गए हैं। और दोष घनत्व वेफर के पार स्थिर होते हैं, जिसका अर्थ है कि एक दोष के बिना चिप प्राप्त करने की संभावना (यानी, "उपज") चिप आकार के साथ नीचे जाती है।

— दवे ने ट्वीड
स्रोत

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निश्चित रूप से एक एएसआईसी को कुछ स्तर के आंतरिक कनेक्शन की आवश्यकता होगी। मुझे लगता है कि आप का मतलब है कि FPGA में कनेक्टिविटी, तारों और साथ स्विच का एक गुच्छा है, उन जगहों पर जा रहे हैं जहां आपको जरूरी नहीं है, जबकि ASIC केवल उन लोगों के साथ बनाया गया है जिनकी आपको आवश्यकता है।

— user71659

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FPGAs को शायद अधिक परीक्षण समय की आवश्यकता होती है, और परीक्षण समय सस्ता भी नहीं है।

— निक अलेक्सिएव

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@awjlogan आधुनिक विशाल वेफर्स के साथ नहीं - AFAIK वे एक "चरण और दोहराने" प्रक्रिया का उपयोग करते हैं ।

— टॉम कारपेंटर

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@HarrySvensson: से के लिए शब्दजाल फ़ाइल परिभाषा nanoacre : "एक इकाई एक वीएलएसआई चिप पर अचल संपत्ति की (2 मिमी वर्ग के बारे में) शब्द तथ्य यह है कि वीएलएसआई nanoacres एक बार असली एकड़ जमीन के रूप में ही रेंज में लागत से खिसियाना मूल्य हो जाता है। डिजाइन और निर्माण-स्थापना लागतों में एक आंकड़ा। " यह बहुत लंबे समय से सच है।

— डेव ट्वीड

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सभी ने कहा और फैब से निकलने वाली वास्तविक शारीरिक मृत्यु वास्तव में इतनी महंगी नहीं है, यह मुझे हमेशा परेशान करता है कि एक बड़ा आईसी उस पैकेज का एक अंश खर्च करने के लिए तैयार हो जाता है जहां उन्हें लगाया जा रहा है। क्षेत्र वास्तव में महंगा है। एक वेफर में दोष होते हैं, और एक वेफर के लिए आईसी 100 से वेफर के 1000 होने की तुलना में एक दोष के कारण असफल होने की संभावना 10 गुना अधिक होगी। परीक्षण और इंजीनियरिंग के अतिरिक्त खर्चों का उल्लेख नहीं करना। एक FPGA, रिटिकल-लिमिटेड हो सकता है, जो कि तकनीक द्वारा अनुमत अधिकतम आकार है, 25mmx25mm पर, जबकि एक आम IC सिर्फ ~ 4mm ^ 2 होगा।

— एडगर ब्राउन

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लागत का एक अन्य प्रमुख चालक सत्यापन है।

बिक्री से पहले FPGAs को व्यक्तिगत रूप से जांचने की आवश्यकता होती है। यह आंशिक रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए है कि हजारों से कई मिलियन रूटिंग इंटरकनेक्सेस और लॉजिक सेल कार्यात्मक हैं। हालांकि सत्यापन में चरित्र-चित्रण और गति ग्रेड द्वि-निर्धारण भी शामिल है - यह निर्धारित करना कि सिलिकॉन कितनी तेजी से काम कर सकता है और यह कि सभी कई इंटरकनेक्ट और कोशिकाओं की गति और प्रसार विलंब इसके ग्रेड के लिए समय के मॉडल से उपयुक्त रूप से मेल खाते हैं।

ASIC डिजाइनों के लिए, परीक्षण आम तौर पर सरल है - हां-नहीं डिजाइन उम्मीद के मुताबिक प्रदर्शन करता है। जैसे कि सत्यापन के लिए आवश्यक समय बहुत कम है, और इस प्रकार प्रदर्शन करने के लिए सस्ता है।

— टॉम बढ़ई
स्रोत

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ASICs का आमतौर पर स्कैन चेन के साथ परीक्षण किया जाता है। मुझे कोई कारण नहीं दिखता कि FPGAs के लिए यह संभव क्यों नहीं होगा। ऐसे ASIC भी हैं जो अलग-अलग तापमान पर अलग-अलग अंशांकित और परीक्षण किए जाते हैं और वे अभी भी कुछ डॉलर के लिए बेचते हैं।

— माइकल

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एक ASIC के साथ, सही संचालन पहले से ही परिभाषित है - FPGA के साथ, आपको इसे सही ढंग से संचालित करने की आवश्यकता है कि यह कैसे (उपयोगकर्ता) परिभाषित किया गया है ....

— rackandboneman

ASICS और अन्य चिप्स सभी का परीक्षण किया जाता है और, अक्सर, गति के लिए binned। मैं इसे एक वैध तर्क के रूप में स्वीकार करूंगा, अगर किसी को भी किसी अन्य प्रकार के चिप्स की तुलना में FPGA को परीक्षण बेंच पर बैठने की आवश्यकता है, तो इसके लिए भी किसी न किसी संख्या का उत्पादन किया जा सकता है। मेरा अंतर्ज्ञान यह है कि, भले ही लंबे समय तक परीक्षणों की आवश्यकता हो, उत्पादन प्रक्रिया में योगदान के संदर्भ में विनिर्माण प्रक्रिया के बाकी हिस्से संभवतः प्रमुख हैं। थ्रूपुट को बनाए रखने के लिए उन्हें अधिक व्यक्तिगत परीक्षण के समय को ऑफसेट करने के लिए एक बड़ी परीक्षण रेखा की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन यह प्रोडोडिटोन प्रक्रिया का इतना छोटा हिस्सा है कि मुझे संदेह रहता है ...

— जे ...

FrackA के लिए @rackandboneman Correct Operation को भी परिभाषित किया गया है। वे हर लॉजिक तत्व और इंटरकनेक्शन का अलग-अलग परीक्षण कर सकते हैं। आप जो कह रहे हैं वह यह कहने जैसा होगा कि सीपीयू का परीक्षण नहीं किया जा सकता है क्योंकि उन्हें इस बात की परवाह किए बिना सही ढंग से काम करने की आवश्यकता है कि कौन सा सॉफ्टवेयर उन पर चलता है।

— user253751

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एक (अधिक) महत्वपूर्ण बिंदु है जिसे आमतौर पर अनदेखा किया जाता है, प्रक्रिया प्रौद्योगिकी।

जिन FPGAs में उच्च बाजार हिस्सेदारी है, वे अत्याधुनिक तकनीक से निर्मित हैं। अधिक विशिष्ट होने के लिए, Kintex-7 FPGAs की TSMC 28nm प्रक्रिया है और उनका शिपमेंट 2011 ^[1] में शुरू हुआ । TSMC ने उसी वर्ष ^[2] में 28nm का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू किया था ।

[१] Xilinx जहाज पहले २nmnm किनटेक्स-F FPGAs (क्लाइव मैक्सफील्ड द्वारा, ०३.२१.११)

[२] चांग ने कहा: "हमारे २ n-एनएम ने पिछले साल वॉल्यूम प्रोडक्शन में प्रवेश किया और ४ क्यू ११ के वफ़र राजस्व में २ प्रतिशत का योगदान दिया।"

मैं ईथरनेट स्विच की प्रक्रिया नहीं जानता, लेकिन अधिकांश ASIC डिजाइन कंपनियां अत्याधुनिक तकनीक का पालन नहीं करती हैं। यह फाउंड्री के लिए भी कोई मतलब नहीं है।

निम्नलिखित चार्ट प्रौद्योगिकी द्वारा TSMC के राजस्व को दर्शाता है ( 1Q18) ) को । 2018 में भी, राजस्व का 39% 28nm से अधिक पुरानी प्रौद्योगिकियों से आता है। यदि हम चिप्स की संख्या के बारे में सोचते हैं, तो यह कल्पना करना मुश्किल नहीं है कि आज आधे से अधिक एएसआईसी 7-वर्षीय किनटेक्स -7 से अधिक पुरानी प्रौद्योगिकियों के साथ निर्मित हैं।

निष्कर्ष के रूप में, प्रक्रिया प्रौद्योगिकी उन कारकों में से एक है जो FPGAs को अधिक महंगा बनाते हैं। मैं यह दावा नहीं करता कि यह एक प्रमुख कारक है, लेकिन काफी महत्वपूर्ण माना जाता है।

— ahmedus
स्रोत

आर्टिक्स -7 किस प्रक्रिया से बनाया गया है?

— नाग

@iBug किनटेक्स -7 के साथ भी ऐसा ही है।

— अहमद

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मैं एक अंग पर बाहर जा रहा हूं और कहता हूं कि यह सरल आपूर्ति और मांग से दूर है। ईथरनेट स्विच बड़े पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादित होते हैं और चिप्स पर छूट पर बेचते हैं जो कि व्यापक रूप से उपयोग नहीं किए जाते हैं। FPGAs, मैं कहूंगा, लगभग इतने व्यापक रूप से ईथरनेट स्विच के रूप में तैनात नहीं हैं और इसलिए वे अधिक खर्च करते हैं क्योंकि विकास और बुनियादी ढांचे की लागत कम ग्राहकों पर फैली हुई है।

यह प्रक्रिया या मरने के आकार या उस जैसे कुछ के बारे में नहीं है। Xilinx Virtex-7 पर विचार करें (केवल इसलिए कि मैं इसके लिए आसानी से डेटा पा सकता हूं) और कुछ समकालीनों से तुलना कर सकता हूं:

Virtex7 (2011), 28nm, ~ 6.8 बिलियन ट्रांजिस्टर, $ 2500USD (लोकप्रिय मॉडल) से $ 35,000USD (उच्च अंत मॉडल)
NVIDIA केप्लर GK110 (2012), 28nm, ~ 7.1 बिलियन ट्रांजिस्टर, टेस्ला K20 कार्ड ~ लॉन्च के समय $ 3200USD (चिप मूल्य उस के कुछ छोटे अंश)
XBoxOne SOC (2013), 28nm, ~ 5 बिलियन ट्रांजिस्टर, लॉन्च के लिए पूरे XBox के लिए $ 499 USD
Xeon E5-2699 v3 [18 कोर] (2014), 22nm, ~ 5.6 बिलियन ट्रांजिस्टर, ~ $ 10000D

तो कुल मिलाकर Virtex FPGA समान ट्रांजिस्टर काउंट, जेनरेशन और सेल्स वॉल्यूम के अन्य सिलिकॉन की तुलना में उचित (अधिक लोकप्रिय मॉडल) लगता है। एक्सबॉक्स एसओसी ऐसी चीज के रूप में बाहर रहती है जिसे व्यापक रूप से एक उपभोक्ता उपकरण में तैनात किया गया था और लागत बहुत कम है।

NVIDIA की गणना GK110 समान उपभोक्ता चिप्स की तुलना में बहुत कम व्यापक रूप से तैनात की गई थी जो गेमिंग कार्ड में समाप्त हो गई थी और समान रूप से अधिक महंगी थी, यहां तक कि वास्तु समानताएं और तथ्य यह है कि चिप्स एक ही कारखाने में बनाए गए थे।

वीरटेक्स चिप्स के लिए, $ 2500 चिप्स बनाम $ 35000 चिप्स की जटिलता में 10x का अंतर नहीं है - बाद वाले बस बहुत कम लोकप्रिय हैं और कम बिक्री संस्करणों के साथ, प्रति यूनिट लागत आवश्यक रूप से अधिक है।

बाजार इससे भरा पड़ा है। आप कुछ भी बेच सकते हैं आप सौ मिलियन हमेशा कुछ सस्ता कर सकते हैं जो आप शायद सौ हज़ार में बेचेंगे।

— जम्मू ...
स्रोत

मुझे नहीं लगता कि आप डिजिके से या जहां भी वास्तविक मात्रा मूल्य निर्धारण का सटीक प्रतिनिधित्व हो, $ 35,000 की कीमत पर भरोसा कर सकते हैं। शायद $ 5k के करीब ... लॉन्च पर ...

— ks0ze

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मुझे यकीन नहीं है कि यह कितना सच है, लेकिन मैं यह विश्वास करने के लिए नेतृत्व कर रहा था कि Xbox जैसे कंसोल आमतौर पर या तो नुकसान या लागत पर बेचे जाते हैं, और अंतर को खेल की बिक्री के माध्यम से पुन: प्राप्त किया जाता है।

— .लिट्टे

@ ks0ze, बहुत कम ग्राहक वास्तव में बड़ी मात्रा में $ 10k चिप्स खरीदते हैं (10k / month या अधिक, कहते हैं)। और पिछली बार जब मुझे Xilinx से खरीदने की ज़रूरत थी, तो उन्होंने केवल वितरण के माध्यम से बेचने का दावा किया (क्या यह वास्तव में सच है जब मैं नहीं जानता कि विभिन्न इकाइयों की खरीद)।

— फोटॉन

उस ने कहा, आप निश्चित रूप से वितरक को कॉल कर सकते हैं और बेहतर कीमत पर बातचीत कर सकते हैं यदि आप कुछ 100 से अधिक भागों चाहते हैं।

— फोटॉन

@ ks0ze Xilinx की वास्तविक पुस्तक कीमत है। यदि आप बस कुछ चाहते हैं, तो आपको यही भुगतान करना होगा। Xilinx कीमतों के साथ कठिन मामले हैं, लेकिन यदि आप बहुत कुछ खरीद रहे हैं, तो आप इसे कम कर सकते हैं। मुझे नहीं लगता है कि हमें कुछ भी बताता है सिवाय इसके कि FPGAs को बहुत अधिक मात्रा में खरीदा और बेचा नहीं जाता है, जिसकी कीमत अत्यधिक स्थिर है। उदाहरण के लिए, इंटेल सीपीयू जैसे उच्च मात्रा वाले उत्पादों पर आपको भारी डिस्काउंट मार्जिन मिलेगा। शायद कुछ प्रतिशत, लेकिन वह कीमत बहुत आगे नहीं बढ़ रही है। ईथरनेट स्विच और XBoxes के साथ समान है, जो इस पूरे उत्तर का बिंदु है।

— जे ...