定制ASIC平民化！单位成本仅50刀，中小企业也能造芯片。

在当今产品差异化日益依赖性能、功耗效率和独特外形设计的时代，专用集成电路（ASIC）已成为创新型企业手中的核心竞争利器。与市面上的通用处理器、FPGA乃至ASSP不同，全定制或半定制ASIC从设计之初（或基于已验证的模块）便是为特定应用量身打造。其直接成果体现在批量生产时显著降低的单位成本、更小的尺寸、更低的功耗、更高的性能、更强的供应链掌控力以及坚实的知识产权保护。

全球领先的微电子研究中心imec旗下的IC-Link部门近期发布了一份深度白皮书。这份白皮书有力地指出，ASIC不再是科技巨头的专属，它已变得触手可及。新媒网跨境获悉，得益于设计工具的进步、IP复用策略的成熟、多项目晶圆（MPW）流片的普及，以及日益完善的代工生态系统，即使是初创企业和中型公司，也能进入定制芯片领域。

ASIC核心优势：多维度深度解析

定制芯片ASIC的吸引力在于其提供了一系列综合性的竞争优势，这些优势在日益激烈的市场竞争中显得尤为关键。

1. 规模化成本效益

虽然在先进工艺节点上，非经常性工程费用（NRE）可能高达数千万美元（例如，针对7纳米高性能设计，NRE成本约为4000万美元），但一旦进入规模化生产阶段，每颗芯片的成本将大幅下降。imec的白皮书通过一个7纳米的实际案例展示了这一点：当年产量达到25万片时，ASIC的单位价格可控制在50-60美元之间，而功能相近的商用CPU则需要90-100美元。在九年的产品生命周期中，ASIC能够带来1.26倍的投资回报率。这意味着，尽管前期投入较高，但长期来看，定制芯片能够为企业节省巨额成本。

2. 微型化与高集成度

将多种功能集成到单一芯片（或先进的系统级封装，SiP）中，可以显著缩小整体解决方案的体积。这一点对于可穿戴设备、医疗植入物以及物联网（IoT）设备而言至关重要。在这些应用场景中，空间限制往往是产品设计的首要考量，ASIC通过高度集成提供了独特的解决方案，使得设备能够更加轻薄、紧凑。

3. 超低功耗表现

与采用FPGA或分立器件的实现方式相比，ASIC通常能够将功耗降低5至10倍。这得益于更短的互连路径、高度优化的电源管理机制以及剔除了所有未使用的功能模块。对于依赖电池供电的便携式设备和对能效有严格要求的边缘计算设备来说，ASIC的超低功耗特性是其不可替代的优势。

4. 卓越的性能优化

定制的数据路径、专用的加速器模块以及更短的信号传输路径，使得ASIC能够在最低能耗下提供最高的吞吐量。这种针对特定应用的深度优化，确保了芯片能够以最高效率完成预设任务，这在需要极致计算能力的AI推理、图像处理或高速通信等领域尤其重要。

5. 供应链韧性与知识产权保护

在疫情期间，全球供应链的脆弱性暴露无遗，零部件短缺问题尤为突出。ASIC通过用一个定制芯片替代数十个来自不同供应商的元器件，显著降低了零部件过时和供应中断的风险。此外，逆向工程现代ASIC的成本极高，这为企业的核心知识产权（IP）提供了坚实的保护，有效防止了技术被轻易复制。

实际案例洞察：ASIC的应用实践

白皮书还列举了多个真实案例，印证了ASIC在不同行业中带来的革命性变革。

Capri-Medical的注射式偏头痛植入物： 得益于超小型、多功能ASIC的运用，原本需要3小时的手术缩短至20分钟的门诊程序。这不仅大大减轻了患者负担，也提升了医疗效率。
Wiyo的无电池Wi-Fi供电智能标签： 只有ASIC能够满足其微瓦级别的功耗预算，并能从周围2.4 GHz射频信号中收集能量。这展示了ASIC在极致能效和创新供电方式上的独特能力。
Frontgrade Gaisler的抗辐射空间处理器和Arm的Morello安全SoC： 这两款产品都依赖定制芯片，以满足商业通用部件无法达到的极端可靠性和性能要求，尤其是在航天和高级安全领域。

ASIC研发之旅：从概念到量产的路线图

imec的白皮书详细描绘了ASIC从概念走向量产的完整旅程。整个过程涵盖了从最初的可行性分析和系统架构规划，到详细的ASIC规格定义，再到RTL-to-GDSII设计（数字部分）和全定制布局（模拟部分）。同时，芯片与先进封装的协同设计、光罩制作、芯片组装、测试开发、产品认证以及最终的批量生产都是必不可少的环节。IC-Link特别强调了早期进行封装协同设计的重要性，以及引入测试设计（DFT）以避免代价高昂的测试遗漏。

imec IC-Link的角色与服务模式

作为imec专设的ASIC服务部门，IC-Link提供了两种灵活的业务合作模式，以适应不同客户的需求：

全包交钥匙（Full Turnkey）模式： 该模式提供从规格定义到最终交付经过测试的芯片的一站式服务，客户仅需与一个联系点对接，从而大大降低了项目风险和管理复杂性。
客户自控工具链（Customer-Owned Tooling）模式： 在这种模式下，客户可以根据自身需求选择所需的服务，同时保留对设计和生产流程的完全控制，从而实现成本效益的最大化。

凭借与台积电（TSMC）、格芯（GlobalFoundries）、联华电子（UMC）等主要晶圆代工厂的直接合作关系，以及对imec自身抗辐射IP库等特殊工艺的接入，再加上数十年的封装和测试专业经验，IC-Link已成功支持了从180纳米医疗植入物到7纳米存储物理层（PHY）以及复杂的18层安全系统级芯片（SoC）等各类项目。

行业前瞻：ASIC——战略性必要而非锦上添花

对于任何面临尺寸、功耗、成本或供应链限制，并以批量生产为目标的公司而言，ASIC已不再是“锦上添花”的选择，而是迅速成为一项战略性必要。新媒网跨境了解到，imec IC-Link发布的白皮书令人信服地表明，ASIC的进入壁垒已经大大降低：现有的专业知识、设计工具和制造能力，足以让定制芯片触及几乎所有认真创新的企业。因此，现在的问题不再是“我们能否负担得起ASIC？”，而是“我们能否承担得起没有ASIC的代价？”

新媒网（公号: 新媒网跨境发布），是一个专业的跨境电商、游戏、支付、贸易和广告社区平台，为百万跨境人传递最新的海外淘金精准资讯情报。

本文来源：新媒网 https://nmedialink.com/posts/asic-democratized-50-per-chip-smes-can-design.html