এফপিজিএগুলি এত ব্যয়বহুল কেন?

Question

আমি অনুরূপ জটিলতা সঙ্গে, IC (ASICs) তুলনায় মানে, গতি ইত্যাদি আসুন তুলনা ইথারনেট সুইচ করতে Kintex FPGAs (নোট যে তালিকা থেকে সবচেয়ে ব্যয়বহুল সুইচ প্রসঙ্গ Kintex যেমন ব্যয়বহুল হিসাবে প্রায় হয়):

• এফপিজিএগুলি সুগঠিত আইসি (র‌্যামের মতো)। এগুলি সহজেই ছোট করে বিকাশ করা যায়।
• ডিজাইন সরঞ্জামসমূহ ( Vivado , Quartus , ইত্যাদি) তাই আমি মনে করি একটি FPGA মূল্যের আইসি (এবং ডেভেলপমেন্ট) নিজেই মূল্য সমর্থন খরচ এবং সরঞ্জাম ব্যতীত হয় ব্যয়বহুল খুব, হয়। (কিছু নন-এফপিজিএ বিক্রেতারা নিখরচায় সরঞ্জাম দেয় যার বিকাশের ব্যয়ে আইসির দাম অন্তর্ভুক্ত থাকে))

অন্যান্য আইসির তুলনায় এফপিজিএগুলি কি কম পরিমাণে উত্পাদিত হয়? নাকি কোনও প্রযুক্তিগত জোতা আছে?

Comments

আমার মনে হয় কেউ পিএইচডি করেছেন। বিষয়টি নিয়ে ব্যবসায় বিজ্ঞানের থিসিস। এটি কারিগরি প্রশ্ন নয়, এটি কমলাগুলির সাথে আপেলের প্রযুক্তিগত তুলনা জড়িত আরও ব্যবসায়িক প্রশ্ন। মূল নিয়মটি হ'ল- উন্নয়ন সরঞ্জামগুলি (পণ্যগুলি) উপার্জন / ব্যয়ের প্রাক্কলন এবং বাজারের চাহিদা এবং প্রতিযোগিতামূলক (কার্যকরী) পণ্যের উপলভ্যতা থেকে শুরু করে বিভিন্ন কারণে - সবসময় গ্রাহক পণ্যগুলির চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল।

— বেনামে

আপনি কি কখনও উচ্চ পর্যায়ের এফপিজিএ এবং এটি সরবরাহ করে এমন সমস্ত বৈশিষ্ট্য সন্ধান করেছেন? এটি সমস্ত একসাথে ভালভাবে কাজ করা এবং সম্ভাব্য মিথস্ক্রিয়ার প্রত্যাশা করা তুচ্ছ থেকে দূরে। একই রকম জটিল ASIC একই সংখ্যায় নরকের মতো ব্যয়বহুল, যেখানে ASICs সস্তার হয়ে ওঠে যখন বহু মিলিয়নে বিক্রি হয়। এবং আপনার তুলনাটি একেবারে অন্যায় কারণ ইথারনেট সুইচগুলিতে সাধারণত সমস্ত পিএলএল এবং সিগন্যাল কন্ডিশনার এবং হাজার হাজার জিপিআইও পিন সহ এফপিজিএর মতো প্রায় জটিলতা থাকে না।

— প্লাজমাএইচ

আমি তুলনা পাই না। আকার এবং বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে এফপিগা-র দাম 80 সেন্ট থেকে 50000 $ এর মধ্যে যে কোনও জায়গায়। ইথারনেট সুইচগুলি 20 ডলারের সাথে শুরু হয় এবং আকার এবং বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে অহেইনে কমপক্ষে 100 হাজার ডলার সেভারল হয়ে যায়।

— এসডেফেক্স

যে কেউ এফপিজিএ এবং ইথারনেট সুইচ উভয়ের সাথেই কাজ করে: সেগুলি আপনার দুটি ডেটাপয়েন্ট কেন?

— ডনফুসিলি

কঠোর হওয়ার জন্য দুঃখিত তবে: "একটি চিপ যা সমস্ত কিছু করতে পারে তা একটি চিপের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল যা কেবলমাত্র 1 টি করতে পারে"। এটা এমনকি কিভাবে একটি প্রশ্ন?

— এজেন্ট_এল

Answer 1

এফপিজিএ চিপগুলিতে যুক্তিযুক্ত উপাদানগুলির মধ্যে যুক্তি এবং প্রোগ্রামেবল সংযোগ উভয়ই অন্তর্ভুক্ত থাকে, যখন এএসআইসিতে কেবল যুক্তি অন্তর্ভুক্ত থাকে।

আপনি এফপিজিএ-তে "সংযোগ ফ্যাব্রিক" -তে কতটা চিপ অঞ্চল উত্সর্গীকৃত তাতে অবাক হয়ে যাবেন - এটি সহজেই 90% বা তার বেশি চিপ। এর অর্থ হ'ল এফপিজিএগুলি সমতুল্য ASIC এর কমপক্ষে 10 × চিপ অঞ্চল ব্যবহার করে এবং চিপ অঞ্চল ব্যয়বহুল!

প্রদত্ত সিলিকন ওয়েফারে সমস্ত প্রক্রিয়াজাতকরণের জন্য এটির একটি নির্দিষ্ট পরিমাণের ব্যয় হয়, এতে যত স্বতন্ত্র চিপস থাকে তা নির্বিশেষে। সুতরাং, প্রথম অনুমানের জন্য, চিপ ব্যয়টি সরাসরি তার অঞ্চলে সমানুপাতিক। যাইহোক, বেশ কয়েকটি কারণ রয়েছে যা এটি এর চেয়ে খারাপ করে তোলে। প্রথমত, বৃহত্তর চিপসটির অর্থ হ'ল যে ওয়েফারে কম ব্যবহারযোগ্য সাইটগুলি শুরু হয় - ওয়েফারগুলি বৃত্তাকার, চিপগুলি বর্গক্ষেত্র এবং প্রান্তগুলির চারপাশে প্রচুর অঞ্চল হারিয়ে যায়। এবং ত্রুটির ঘনত্বগুলি ওয়েফারের ওপারে স্থির থাকে, যার অর্থ একটি ত্রুটি ছাড়াই চিপ পাওয়ার সম্ভাবনা (যেমন, "ফলন") চিপের আকারের সাথে নেমে যায়।

Comments

অবশ্যই একটি এএসআইসির কিছু স্তরের অভ্যন্তরীণ সংযোগ প্রয়োজন। আমি মনে করি আপনার অর্থ হ'ল এফপিজিএর সংযোগ, তার এবং সাথে আসা সুইচগুলি রয়েছে এমন জায়গাগুলিতে যাচ্ছেন যা আপনার প্রয়োজনীয় প্রয়োজন হয় না, তবে এএসআইসিগুলি কেবল আপনার প্রয়োজনীয়গুলির সাথেই নির্মিত।

— ব্যবহারকারী 71659

এফপিজিএগুলিতে সম্ভবত আরও পরীক্ষার সময় প্রয়োজন হয় এবং পরীক্ষার সময়ও কম নয়।

— নিক আলেক্সেভ

@ অজলগান আধুনিক বিশাল ওয়েফারের সাথে নয় - আফাইক তারা "পদক্ষেপ এবং পুনরাবৃত্তি" প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ।

— টম কার্পেন্টার

@ হার্যরিভেনসন: ন্যানোঅ্যাক্রের জন্য জারগন ফাইল সংজ্ঞা থেকে : "ভিএলএসআই চিপে রিয়েল এস্টেটের একটি ইউনিট (প্রায় 2 মিমি বর্গক্ষেত্র)। এই শব্দটির চটজলদি মূল্য এই সত্য থেকে পাওয়া যায় যে ভিএলএসআই ন্যানোএক্রেস একবারে বাস্তব একরের মতো একই পরিসরে ব্যয় করে। ডিজাইন এবং মনগড়া-সেটআপ ব্যয়ের এক পরিসংখ্যান। " এটি অনেক দিন ধরে সত্য।

— ডেভ টুইট করেছেন

সমস্ত বলেছে এবং একটি কল্প থেকে প্রকৃত শারীরিক মৃত্যু আসলেই এত ব্যয়বহুল নয়, এটি সর্বদা আমাকে বিরক্ত করে যে একটি বড় আইসি তাদের যে প্যাকেজের মধ্যে রাখা হচ্ছে তার কিছু অংশ ব্যয় করে। যেখানে ক্ষেত্রটি সত্যই ব্যয়বহুল হয়ে যায় ফলন হয়। একটি ওয়েফারের ত্রুটি রয়েছে, এবং আইসিগুলি যেগুলি 100 থেকে একটি ওয়েফারের, আইসিগুলির তুলনায় 1000 থেকে একটি ওয়েফারের তুলনায় 10 গুণ বেশি ব্যর্থ হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। তাদের মধ্যে যে পরীক্ষা এবং ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের অতিরিক্ত ব্যয় রয়েছে তা উল্লেখ না করে। একটি এফপিজিএ রেটিকেল-সীমাবদ্ধ হতে পারে, এটি প্রযুক্তি দ্বারা অনুমোদিত সর্বাধিক আকার,> 25 মিমি 25 মিমি এবং একটি সাধারণ আইসি হবে মাত্র ~ 4 মিমি ^ 2।

— এডগার ব্রাউন

Answer 2

দামের আর একটি কী ড্রাইভার যাচাইকরণ।

বিক্রয়ের আগে এফপিজিএগুলি স্বতন্ত্রভাবে পরীক্ষা করা দরকার। এটি কয়েক হাজার থেকে কয়েক মিলিয়ন রুটিং আন্তঃসংযোগ এবং যুক্তি কোষগুলি কার্যকরী কিনা তা নিশ্চিত করার জন্য এটি আংশিকভাবে is যাচাইকরণের মধ্যে বৈশিষ্ট্যযুক্তকরণ এবং গতি গ্রেড বিনিংও অন্তর্ভুক্ত রয়েছে - সিলিকনটি কতটা দ্রুত কাজ করতে পারে তা নির্ধারণ করে এবং সমস্ত আন্তঃসংযোগ এবং কোষগুলির গতি এবং প্রচারের বিলম্বকে তার গ্রেডের জন্য সময় মডেলগুলির সাথে যথাযথভাবে মেলে।

ASIC ডিজাইনের জন্য, পরীক্ষাটি সাধারণত সহজ হয় - হ্যাঁ-না ডিজাইনটি প্রত্যাশা অনুযায়ী সম্পাদন করে। যেমন যাচাইকরণের জন্য প্রয়োজনীয় সময় সম্ভবত খুব কম, এবং এটি সম্পাদন করার জন্য সস্তা।

Comments

ASIC গুলি সাধারণত স্ক্যান চেইন দিয়ে পরীক্ষা করা হয়। আমি এফপিজিএগুলির পক্ষে এটি সম্ভব না হওয়ার কোনও কারণ দেখছি না। এএসআইসিগুলিও রয়েছে যা পৃথক তাপমাত্রায় স্বতন্ত্রভাবে ক্রমাঙ্কিত এবং পরীক্ষিত হয় এবং তারা এখনও কয়েক ডলারে বিক্রি করে।

— মাইকেল 12

একটি এএসআইসির সাথে, সঠিক অপারেশনটি ইতিমধ্যে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে - একটি এফপিজিএ সহ, আপনার এটি সঠিকভাবে পরিচালিত হওয়া দরকার যে এটি (ব্যবহারকারী) কীভাবে সংজ্ঞায়িত হয় ....

— রেক্যান্ডবোনম্যান

এএসআইএসএস এবং অন্যান্য চিপগুলি সমস্ত পরীক্ষিত হয় এবং প্রায়শই গতির জন্য বিন্যস্ত হয়। অন্য প্রকারের চিপের তুলনায় যদি কোনও এফপিজিএ কতক্ষণ টেস্ট বেঞ্চে বসতে হয় তার জন্যও যদি কেউ মোটামুটি সংখ্যা তৈরি করতে পারে তবে আমি এটি একটি বৈধ যুক্তি হিসাবে গ্রহণ করব। আমার অন্তর্নিহিততাটি হ'ল, এমনকি যদি আরও পরীক্ষাগুলির প্রয়োজন হয়, তবে উত্পাদন ব্যয়ের ক্ষেত্রে অবদানের ক্ষেত্রে বাকী উত্পাদন প্রক্রিয়া সম্ভবত প্রভাবশালী। থ্রুপুট বজায় রাখতে তাদের দীর্ঘতর স্বতন্ত্র পরীক্ষার সময়গুলি অফসেট করার জন্য বৃহত্তর টেস্টিং লাইনের প্রয়োজন হতে পারে তবে এটি প্রোডাকিটন প্রক্রিয়াটির এত ছোট একটি অংশ যে আমি সন্দেহবাদীই রয়েছি ...

— J ...

@ রেক্যান্ডবোনম্যান এফপিজিএর জন্য সঠিক অপারেশনও সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে। তারা প্রতিটি যুক্তি উপাদান এবং আন্তঃসংযোগ আলাদাভাবে পরীক্ষা করতে পারে। আপনি যা বলছেন তা বলার মতো হবে যে সিপিইউগুলি পরীক্ষা করা যাবেনা কারণ তাদের মধ্যে সফ্টওয়্যারটি কী চলছে তা নির্বিশেষে তাদের সঠিকভাবে পরিচালনা করা দরকার।

— ব্যবহারকারী 253751

Answer 3

একটি (আরও) গুরুত্বপূর্ণ পয়েন্ট রয়েছে যা সাধারণত উপেক্ষা করা হয়, প্রক্রিয়া প্রযুক্তি।

এফপিজিএগুলি যেগুলির বাজারের উচ্চ শেয়ার রয়েছে তারা কাটিয়া প্রান্ত প্রযুক্তি দিয়ে তৈরি হয়। আরও নির্দিষ্ট করে বলার জন্য, কিন্তেক্স -7 এফপিজিএগুলিতে টিএসএমসি 28nm প্রক্রিয়া রয়েছে এবং তাদের চালানটি 2011 সালে শুরু হয়েছিল ^[1] । টিএসএমসি একই বছর ২২nm এর ব্যাপক উত্পাদন শুরু করেছিল ^[২] ।

[1] জিলিনেক্স প্রথম 28nm কিন্তেক্স -7 এফপিজিএ জাহাজে পাঠান (ক্লাইভ ম্যাক্সফিল্ড, 03.21.11 দ্বারা)

[২] চ্যাং বলেছিলেন: "আমাদের 28-এনএম গত বছর ভলিউম উত্পাদনে প্রবেশ করেছিল এবং 4Q11 এর ওয়েফার আয়ের 2 শতাংশ অবদান রেখেছিল।"

আমি ইথারনেট সুইচগুলির প্রক্রিয়া জানি না, তবে বেশিরভাগ এএসআইসি ডিজাইন সংস্থাগুলি কাটিয়া প্রান্ত প্রযুক্তি অনুসরণ করে না। এটি ফাউন্ড্রিগুলির পক্ষেও তাত্পর্যপূর্ণ নয়।

নিম্নলিখিত চার্টটি প্রযুক্তি দ্বারা টিএসএমসির আয় দেখায় ( 1Q18 )। এমনকি 2018 সালে, আয়ের 39% 28nm এর চেয়ে পুরানো প্রযুক্তি থেকে আসে। যদি আমরা চিপের সংখ্যা সম্পর্কে চিন্তা করি তবে এটি কল্পনা করা শক্ত নয় যে আজ আধা-এর বেশি এএসআইসি 7 বছরের পুরানো কিন্তেক্স -7 এর চেয়েও পুরানো প্রযুক্তি দিয়ে তৈরি।

উপসংহার হিসাবে, এফপিজিএগুলিকে আরও ব্যয়বহুল করে তোলে এমন একটি কারণ প্রক্রিয়া প্রযুক্তি। আমি দাবি করি না যে এটি একটি প্রভাবশালী ফ্যাক্টর, তবে এটি বিবেচনার জন্য যথেষ্ট তাৎপর্যপূর্ণ।

Comments

আর্টিক্স -7 কি প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়?

— iBug

@iBug কিন্তেক্স-7 এর সাথে একই।

— আহেমদাস

Answer 4

আমি একটি অঙ্গ নিয়ে বাইরে যেতে যাচ্ছি এবং বলব যে এটি সহজ সরবরাহ এবং চাহিদা দ্বারা খুব বেশি প্রভাবিত। ইথারনেট সুইচগুলি বিশাল আকারের অর্থনীতির সাথে প্রচুর পরিমাণে উত্পাদিত হয় এবং চিপগুলির তুলনায় ছাড় হয় যা এত বেশি ব্যবহৃত হয় না। আমি বলব, এফপিজিএগুলি প্রায় ইথারনেট সুইচ হিসাবে ব্যাপকভাবে মোতায়েন করা হয়নি এবং তাই তাদের আরও বেশি ব্যয় হয় কারণ উন্নয়ন ও অবকাঠামোগত ব্যয় কম গ্রাহকের মধ্যে ছড়িয়ে পড়ে।

এটি প্রক্রিয়া বা ডাই আকার বা এর মতো কিছু নয়। জিলিনক্স ভার্টেক্স -7 বিবেচনা করুন (কেবলমাত্র আমি আরও সহজেই এর জন্য ডেটা সন্ধান করতে পারছিলাম বলে) এবং আসুন কয়েকটি সমসাময়িকের সাথে তুলনা করুন:

• ভার্টেক্স 7 (২০১১), ২৮ এনএম, ~ 6.8 বিলিয়ন ট্রানজিস্টর, $ 2500 ইউএসডি (জনপ্রিয় মডেল) থেকে 35,000 ইউএসডি (উচ্চতর শেষের মডেল)
• এনভিআইডিএ কেপলার জি কে 1110 (2012), 28 এনএম, ~ 7.1 বিলিয়ন ট্রানজিস্টর, টেসলা কে 20 কার্ডগুলি launch 3200 ইউএসডি লঞ্চে (চিপের দাম এর কিছু ছোট ভগ্নাংশ)
• এক্সবক্সওন এসওসি (2013), 28nm, 5 বিলিয়ন ডলার ট্রানজিস্টর, প্রবর্তনের সময় পুরো এক্সবক্সের জন্য 499 ডলার
• Xeon E5-2699 v3 [18 কোর] (2014), 22nm, ~ 5.6 বিলিয়ন ট্রানজিস্টর, $ 4500 ইউএসডি

সুতরাং সামগ্রিকভাবে ভার্টেক্স এফপিজিএ অনুরূপ ট্রানজিস্টর গণনা, প্রজন্ম এবং বিক্রয় পরিমাণের অন্যান্য সিলিকনের তুলনায় যুক্তিসঙ্গত দামযুক্ত (আরও জনপ্রিয় মডেল) বলে মনে হচ্ছে। এক্সবক্স এসওসি এমন কিছু হিসাবে আটকায় যা একটি গ্রাহক ডিভাইসে ব্যাপকভাবে মোতায়েন করা হয়েছিল এবং একইভাবে ব্যয়ও অনেক কম।

এনভিআইডিআইএর গণনা জি কে 1110 গেমিং কার্ডে শেষ হওয়া একই ধরণের গ্রাহক চিপগুলির তুলনায় অনেক কম বিস্তৃত ছিল এবং এটি একইভাবে আরও ব্যয়বহুল ছিল, এমনকি স্থাপত্যের মিল এবং এই চিপগুলি একই কারখানায় তৈরি করা হয়েছিল।

ভার্টেক্স চিপস হিসাবে, $ 35000 চিপ বনাম 00 2500 চিপগুলির জটিলতায় 10x পার্থক্য নেই - আধুনিকগুলি কেবল খুব কম জনপ্রিয় এবং কম বিক্রয় ভলিউম সহ, প্রতি ইউনিট ব্যয়টি প্রয়োজনীয়ভাবে বেশি হয়।

The market is full of this. Anything you can sell a hundred million of you can always make cheaper than something you will maybe sell a hundred thousand of.

Comments

I don't think you can trust the $35,000 price from digikey or wherever to be an accurate representation of actual quantity pricing. Probably closer to $5k...at launch...

— ks0ze

I'm not sure how true this is, but I was lead to believe that consoles such as the Xbox are typically sold at either a loss or at cost, and the difference is recouped through game sales.

— Éliette

@ks0ze, very few customers buy $35k chips in really large quantities (10k/month or more, say). And last time I needed to buy from Xilinx, they claimed to only sell through distribution (whether this is actually true when buying 1000s of units I don't know).

— The Photon

That said, you certainly can call the distributor and negotiate a better price if you want more than a few 100 parts.

— The Photon

@ks0ze That is the actual book price from Xilinx. If you want just a few, that's what you'll probably have to pay. Xilinx are hard cases with prices, but you can bargain down if you're buying a lot, yes. I don't think that tells us anything except that FPGAs aren't bought and sold in large enough quantities to have a highly stable price structure. Consider bulk discount margins you'd get on high volume products like Intel CPUs, for example. Maybe a few percent, but that price isn't moving a lot. Same with ethernet switches and XBoxes, which is the point of this whole answer.

— J...