FPGAがそれほど高価なのはなぜですか？

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同様の複雑さ、速度などを備えたIC（ASIC）と比較してください。イーサネットスイッチをKintex FPGAと比較してみましょう（リストで最も高価なスイッチは、最も安いKintexと同じくらい高価です）。

FPGAは、適切に構造化されたIC（RAMなど）です。簡単にスケーリングおよび開発できます。
設計ツール（Vivado、のQuartus私はFPGAの価格は、サポートのコストとツールを除くIC（開発）自体の価格だと思うので、等）は、あまりにも高価です。（FPGA以外のベンダーの中には、開発コストにIC価格が含まれる無料のツールを提供しているものもあります。）

FPGAは他のICよりも少ない量で生産されていますか？または、技術的なハーネスはありますか？

fpga

— betontalpfa
ソース

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誰かが博士号を取得したと思う主題に関するビジネス科学の論文。それは技術的な問題ではなく、リンゴとオレンジの技術比較を含むビジネス上の問題です。主なルールは-開発ツール（製品）は常に消費者製品よりも高価です-収益/コストの見積もり、市場の需要、競合する（機能）製品の入手可能性など、さまざまな理由によります。

— 匿名

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ハイエンドFPGAとそれが提供するすべての機能を検討したことがありますか？すべてをうまく連携させ、可能な相互作用を予測するのは簡単なことではありません。同様に複雑なASICも同じ数の地獄のように高価です。ASICが安くなるのは、何百万という単位で販売されるときです。また、イーサネットスイッチは一般に、すべてのPLLおよび信号調整と数千のGPIOピンを備えたFPGAほど複雑ではないため、比較は非常に不公平です。

— PlasmaHH

6

比較できません。Fpgaの価格は、サイズと機能に応じて、80セントから50000 $の間です。イーサネットスイッチは20ドルから始まり、サイズと機能に応じて少なくとも数十万ドルまで上がります。

— asdfex

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FPGAとイーサネットスイッチの両方で動作する人として：なぜこれらの2つのデータポイントですか？

— -DonFusili

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過酷で申し訳ありませんが、「すべてを実行できるチップは、たった1つのことを実行できるチップよりも高価です」。質問でもどうですか？

— Agent_L

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FPGAチップにはロジックとロジック要素間のプログラマブル接続の両方が含まれていますが、ASICにはロジックのみが含まれています。

FPGAの「接続ファブリック」にどのくらいのチップ領域が割り当てられているかに驚くでしょう。これは、チップの90％以上を占めています。つまり、FPGAは同等のASICの少なくとも10倍のチップ面積を使用し、チップ面積は高価です。

個々のチップがいくつあるかに関係なく、特定のシリコンウェーハですべての処理を行うには、ある程度の費用がかかります。したがって、最初の概算では、チップコストは面積に正比例します。ただし、それを悪化させる要因はいくつかあります。第1に、チップが大きくなると、最初はウェーハ上で使用可能なサイトが少なくなります。ウェーハは丸く、チップは正方形で、エッジ周辺の多くの領域が失われます。また、欠陥密度はウェーハ全体で一定である傾向があります。つまり、欠陥のないチップ（つまり「歩留まり」）がチップサイズとともに減少する可能性があります。

— デイブツイード
ソース

3

ASICには、ある程度の内部接続が必要です。ASICは必要なものだけで構築されているのに対し、FPGAには多くの接続性、配線、および付随するスイッチがあり、必ずしも必要ではない場所に移動していると思います。

— user71659

1

FPGAはおそらくより多くのテスト時間を必要とし、テスト時間も安くはありません。

— ニックアレキセフ

3

@awjlogan現代の巨大なウエハーではない-知る限り、彼らは「ステップ・アンド・リピート」プロセスを使用しています。

— トムカーペンター

5

@HarrySvensson：からのためのジャーゴンファイルの定義nanoacre：「単位VLSIチップ上の不動産の（2mm角程度）用語は、VLSIのnanoacresは一度本物エーカーと同じ範囲内の費用を持っているという事実から、そのクスクス値を取得します。設計および製造セットアップのコストは1桁です。」これは非常に長い間真実でした。

— デイブツイード

1

ファブから出てくる実際の物理的なダイは実際にはそれほど高価ではありませんが、大きなICが置かれているパッケージの何分の1かを犠牲にする傾向があることは常に気になります。面積が本当に高価になるのは歩留まりです。ウェーハには欠陥があり、ウェーハに対して100のICは、ウェーハに対して1000のICよりも欠陥が原因で故障する可能性が10倍高くなります。テストやエンジニアリングにかかる追加費用は言うまでもありません。FPGAはレチクル制限が可能です。これは、一般的なICが約4mm ^ 2であるのに対し、技術で許容される最大サイズである> 25mmx25mmです。

— エドガーブラウン

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コストのもう1つの重要な要因は検証です。

FPGAは販売前に個別にテストする必要があります。これは、数千から数百万のルーティング相互接続およびロジックセルのすべてが機能することを確実にするためです。ただし、検証には、特性評価とスピードグレードのビニングも含まれます。シリコンが動作できる速度、および多くのすべての相互接続とセルの速度と伝搬遅延がそのグレードのタイミングモデルに適切に一致することを決定します。

ASIC設計の場合、テストは通常より簡単です-はい、いいえ、設計は期待どおりに機能します。そのため、検証に必要な時間ははるかに短い可能性が高いため、実行するのに安価です。

— トム・カーペンター
ソース

1

ASICは通常、スキャンチェーンでテストされます。FPGAでこれが不可能になる理由はありません。異なる温度で個別に較正およびテストされたASICもありますが、それでも数ドルで販売されています。

— マイケル

2

ASICでは、正しい操作が既に定義されている- FPGAで、あなたはそれに関係なく、それは（ユーザー）定義された....であるかの正しく動作必要

— rackandboneman

ASICSおよびその他のチップはすべてテストされ、多くの場合、速度のためにビニングされます。他のタイプのチップと比較して、FPGAがテストベンチに座る必要がある時間について、だれでも大まかな数値を生成できる場合、これを有効な引数として受け入れます。私の直感では、より長いテストが必要な場合でも、残りの製造プロセスはおそらく生産コストへの貢献という点で支配的です。彼らは長い個々の試験時間を相殺するために、より大きなテストラインを必要とするかもしれないが、それは私が懐疑的なままであることproducitonプロセスのような小さな一部だスループット...維持するために

— J ...

@rackandboneman FPGAの正しい動作も定義されています。すべての論理要素と相互接続を個別にテストできます。あなたが言っていることは、どのソフトウェアが実行されているかに関係なく正しく動作する必要があるため、CPUはテストできないということです。

— user253751

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通常見落とされがちな1つ（より多くの）重要なポイント、プロセステクノロジーがあります。

高い市場シェアを持つFPGAは、最先端の技術で製造されています。具体的には、Kintex-7 FPGAにはTSMC 28nmプロセスがあり、2011年に出荷が開始されました^[1]。TSMCは同じ年に28nmの量産を開始しました^[2]。

[1]ザイリンクスが最初の28nm Kintex-7 FPGAを出荷（by Clive Maxfield、03.21.11）

[2] Chang氏は次のように述べています。「当社の28-nmは昨年量産に入り、4Q11のウェーハ収益の2％に貢献しました。」

イーサネットスイッチのプロセスはわかりませんが、ほとんどのASIC設計会社は最先端のテクノロジーを採用していません。ファウンドリにとっても意味がありません。

次のグラフは、テクノロジー別のTSMCの収益を示しています（1Q18）。2018年であっても、収益の39％は28nmよりも古いテクノロジーによるものです。チップの数を考えれば、ASICの半分以上が7年前のKintex-7よりも古いテクノロジーで今日製造されていることを想像するのは難しくありません。

結論として、プロセステクノロジはFPGAをより高価にする要因の1つです。私はそれが支配的な要因であるとは主張していませんが、考慮されるほど重要です。

— アーメダス
ソース

Artix-7はどのプロセスで作成されますか？

— iBug

@iBug Kintex-7でも同じです。

— アーメダス

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私は手足に出て、これは単純な需要と供給によって圧倒的に支配されていると言います。イーサネットスイッチは、巨大な規模の経済で大量生産されており、それほど広く使用されていないチップを割引価格で販売しています。FPGAは、イーサネットスイッチほど広く展開されていないため、開発コストとインフラストラクチャコストが少数の顧客に分散しているため、コストが高くなります。

これは、プロセスやダイのサイズなどに関するものではありません。ザイリンクスのVirtex-7を検討し（そのデータをより簡単に見つけられるという理由だけで）、いくつかの同時代人と比較してみましょう。

Virtex7（2011）、28nm、約68億トランジスタ、$ 2500USD（人気モデル）から$ 35,000USD（ハイエンドモデル）
NVIDIA Kepler GK110（2012）、28nm、〜71億個のトランジスタ、Tesla K20カード発売時〜$ 3200USD（チップ価格はその一部）
XBoxOne SOC（2013）、28nm、約50億個のトランジスタ、発売時のXBox全体で499米ドル
Xeon E5-2699 v3 [18コア]（2014）、22nm、最大56億個のトランジスタ、最大$ 4500USD

したがって、全体的にVirtex FPGAは、同様のトランジスタ数、世代、および販売量の他のシリコンと比較して、手頃な価格（より一般的なモデル）であるようです。XBox SOCは、消費者向けデバイスに広く導入されているものとして突出しており、コストも同様にはるかに低くなっています。

NVIDIAのコンピューティングGK110は、アーキテクチャの類似性と同じ工場で製造されたという事実を考慮しても、ゲームカードに使用される類似のコンシューマチップよりもはるかに広く展開されておらず、同様に高価でした。

Virtexチップに関しては、2500ドルのチップと35000ドルのチップの複雑さには10倍の違いはありません。後者は単に人気が低く、販売量が少ないため、ユニットあたりのコストは必然的に高くなります。

市場はこれでいっぱいです。あなたが1億を売ることができるものは、あなたがたぶん10万を売るであろうものよりも常に安く作ることができます。

— J ...
ソース

digikeyからの35,000ドルの価格や、実際の数量価格設定の正確な表現がどこであっても、信頼できるとは思いません。おそらく起動時に$ 5kに近い

— ...-ks0ze

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これがどの程度真実かはわかりませんが、Xboxなどのコンソールは通常、損失またはコストのいずれかで販売され、その差はゲームの販売を通じて回収されると信じるようになりました。

— エリエット

@ ks0ze、35,000ドルのチップを大量に購入する顧客はほとんどいません（たとえば、10,000ドル/月以上）。そして、私がザイリンクスから購入する必要があったとき、彼らは流通を通じてのみ販売することを主張しました（私が知らない数千のユニットを購入するときに実際にそうであるかどうか）。

— フォトン

とはいえ、数百個以上の部品が必要な場合は、販売代理店に電話してより良い価格で交渉することができます。

— フォトン

@ ks0zeこれは、ザイリンクスからの実際の本価格です。ほんの数個が必要な場合は、おそらくそれを支払う必要があります。ザイリンクスは価格が厳しいケースですが、大量に購入する場合は交渉できます。FPGAが非常に安定した価格構造を持つのに十分な量で売買されていないことを除いて、それが私たちに何も伝えるとは思わない。たとえば、Intel CPUなどの大量生産製品で得られるバルク割引マージンを考慮してください。たぶん数パーセントですが、その価格はそれほど動いていません。この答え全体のポイントである、イーサネットスイッチとXBoxについても同じです。

— J ...