1、什么是ASIC芯片？

1、ASIC的定义

  ASIC是Application-Specific Integrated Circuit（ 应用型专用集成电路）的缩写，是一种专用芯片，是为了某种特定的需求而专门定制的芯片的统称。比如专用的音频、视频处理器，同时目前很多专用的AI芯片业可以看作是ASIC的一种。

  在集成电路界ASIC被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。

2、ASIC与CPU、GPU、FPGA相比如何？

  CPU与GPU都是我们常见的通用型芯片，它们在各自领域都可以高效地完成任务，但当同样应用于通用基础计算领域时，设计架构的差异直接导致了两种芯片性能的差异。

  CPU作为通用处理器，除了满足计算要求，为了更好的响应人机交互的应用，它要能处理复杂的条件和分支，以及任务之间的同步协调，所以芯片上需要很多空间来进行分支预测与优化(control)，保存各种状态(cache)以降低任务切换时的延时。这也使得它更适合逻辑控制、串行运算与通用类型数据运算。

  而GPU拥有一个由数以千计的更小、更高效的ALU核心组成的大规模并行计算架构，大部分晶体管主要用于构建控制电路和Cache，而控制电路也相对简单，且对Cache的需求小，只有小部分晶体管来完成实际的运算工作。所以大部分晶体管可以组成各类专用电路、多条流水线，使得GPU的计算速度有了突破性的飞跃，拥有了更强大的处理浮点运算的能力。这决定了其更擅长处理多重任务，尤其是没有技术含量的重复性工作，比如图形计算。由于深度学习通常需要大量的训练，训练算法并不复杂，但数据非常量大，而GPU的多内核、并行处理的优势，使得其相比CPU更适合深度学习运算。

  FPGA（现场可编程门阵列）是一直可编程的半定制芯片，其与GPU一样具有并行处理优势，并且也可以设计成具有多内核的形态，当然其最大的优势还是在于其可编程的特性。这也意味着用户可以根据需要的逻辑功能对电路进行快速烧录。即使是出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接，用户无需改变硬件，就可通过升级软件来配置这些芯片来实现自定义硬件功能。

  相较于我们常见的CPU、GPU等通用型芯片以及半定制的FPGA来说，ASIC芯片的计算能力和计算效率都直接根据特定的算法的需要进行定制的，所以其可以实现体积小、功耗低、高可靠性、保密性强、计算性能高、计算效率高等优势。所以，在其所针对的特定的应用领域，ASIC芯片的能效表现要远超CPU、GPU等通用型芯片以及半定制的FPGA。

3、ASIC的缺点

  ASIC芯片的缺点也很明显，因为其是针对特定应用而设计的，一旦芯片设计完毕，其所使用的环境就是固定的，所以一旦环境或者需求发生变化就可能将会无法使用。另外由于是专用的芯片，所以如果出货量不大的话，那么芯片成本就会比较高，当然出货量越大成本会越低。

4、迪文的ASIC

  截至到本博客发表时间，迪文自家设计的ASIC主要有以下几个系列：

4.1 T系列（GUI ASIC）

4.1.1 T5 ASIC

1、T5
T5是迪文科技针对工业和消费类双面应用而设计的低成本、高可靠性双核8051 CPU。采用TSMC 40nm工艺，主要用于中小尺寸工业串口屏的单IC解决方案、DCS系统控制单元、人工智能系统的基础单元模块处理器。T5于2017年7月正式量产。

2、CPU性能

• 1T 增强型8051，最高速度600MHz，双核。
• 1616 40bit 1T整数MAC，6464 4T整数MAC，64/64 8T整数除法器，JPEG解码器。

3、存储器

• 1Mbytes Flash，1.25Mbytes SRAM，64bit唯一Device ID。
• 4路DMA。

4、外设

• 8个UART，独立的波特率控制器，波特率最高16Mbps。
• 10个16bit Timer，其中6个为Autoload模式。
• 4路最高16bit PWM，基频和精度可设置（14bit分辨率下最高载波频率30KHz可输出音频）。
• 1路I2S接口，用于外挂24bit 立体声DAC实现高保真音乐重放。
• 内置TFT驱动和显存，65K色，单芯片可驱动最大分辨率800*600的TFT LCD。
• 1路SD/SDHC接口，1路SPI接口，4路I2C接口，4个外部中断。
• 最多76个I/O，I/O口速度最高100MHz，+/-4mA驱动能力。
• 内置振荡器和PLL，全温度范围时钟误差+/-1%；支持外部时钟输入。

5、其他性能

• 工作温度：-55到+105 度工作温度范围（最高主频工作模式下）。
• 静电保护：所有I/O口2KV ESD保护。
• 加密保护：新一代迪文专利加密技术，确保用户知识产权的有效保护。
• 低功耗：峰值功耗60mW/100MHz。
• 工艺：TSMC 40LP 工艺，LQFP128封装。

4.1.2 T5L ASIC

1、T5L
T5L 是迪文科技针对AIoT应用需求而设计的低功耗、高性价比双核8051 人机界面专用ASIC，2019年1月正式量产。
根据显示分辨率不同，T5L包括T5L1和T5L2两个型号，分别采用55nm和40nm工艺，以确保提供用户最佳性价比。

2、CPU性能

• 1T 增强型8051，最高速度600MHz，双核。
• 1616 40bit 1T整数MAC，6464 4T整数MAC，64/64 8T整数除法器，JPEG解码器。

3、显示性能

• 200MPPS的JPEG硬件解码器，800*600全屏图片显示仅需要5mS。
• 全硬件2D加速，2.4GBytes/S的显存带宽，使UI从文本交互升级到图标和动画交互为主。
• UI界面全部使用JPEG压缩存储，存储密度提升10倍以上，节约存储器成本。

4、外设

• 集成8通道1MSPS 12bitAD和4通道1GHz 16bitPWM，方便触摸屏、音乐和语音识别应用。
• 集成速率高达100Mbps的长线FSK收发器，方便远程、高速的组网应用。
• 集成5路全双工UARTs，1路CAN接口和20个IOs。

5、其他性能

• LQFP128封装，-40/+105℃ 工作温度范围。

4.1.3 T5G ASIC

1、T5G （研发中…）
T5G ASIC针对流媒体应用而设计的。

4.2 G系列（AI ASIC）

4.2.1 G5 ASIC（研发中…）

1、G5
G5是迪文科技针对进化算法，面向工业和汽车应用而设计的多核人工智能系统专用CPU。

2、主要特征

• 采用1+16的多核架构，包括1个迪文科技自主架构主频高达1GHz的RISC CPU核和16个8051核。峰值运算速度超过100亿次/秒。
• 内置1Gbit DDR3，显示接口支持最大2K屏，支持1080P流媒体播放和压缩，1T同步JPEG引擎。
• 具有非常丰富且强大的通信能力，内置以太网控制器和PHY、USB OTG、CAN接口等。
• 通过迪文科技专利的高速CPU间总线，可以实现多颗G5或T5在PCB级别的组网协同运行，轻松构建能力强大的人工智能处理系统。
• 在G5 CPU上，DWIN OS的处理性能将由目前T5平台的10MIPS提升到400MIPS。

4.3 K系列（OS CPU）

4.3.1 K5 ASIC（研发中…）

1、K5
K5主要用于运行通用OS的工业计算平台。采用TSMC16nm工艺。预计将于2023年量产。
K5采用64bit ARM的多核架构，4核2.2GHzRRM+3D加速GPU，适用于Linux/Android平台。