はじめに
製品開発において、半導体の選定は性能やコスト、開発期間に大きく影響します。
特に独自の機能を実現したい場合、「ASIC（Application Specific Integrated Circuit）」と「FPGA（Field Programmable Gate Array）」のどちらを採用すべきか悩むケースは少なくありません。
どちらも特定用途向けの回路を実現できるデバイスですが、それぞれ異なる特徴があり、製品の用途や生産数量によって最適な選択肢は変わります。
本記事では、ASICとFPGAの違いや、それぞれが適している用途、コスト面での考え方について詳しく解説します。
ASICとは
ASIC（Application Specific Integrated Circuit）は、特定の用途や製品専用に設計・製造されるカスタムICです。
製品に必要な機能だけを1つのチップへ最適化して集積できるため、高性能・低消費電力・小型化を実現できます。
一方で、設計から製造まで専用の開発工程が必要になるため、初期開発費（NRE：Non-Recurring Engineering）が発生します。
そのため、大量生産を前提とした製品で採用されることが多く、自動車、産業機器、医療機器、IoT機器、通信機器など幅広い分野で利用されています。
FPGAとは
FPGA（Field Programmable Gate Array）は、製造後でも回路を書き換えられる半導体です。
専用ツールを使用して何度でも回路を変更できるため、試作品の開発や仕様変更が多い製品、小ロット生産に適しています。
開発期間を短縮できることも大きなメリットであり、新製品の評価やアルゴリズムの検証などでも広く利用されています。
ASICとFPGAの違い
ASICは初期費用こそ必要ですが、量産時のコストや性能で優れています。一方、FPGAは柔軟性が高く、開発初期や少量生産に向いています。
ASICが向いているケース
次のような製品ではASICのメリットが大きくなります
- 年間数千台以上の量産を予定している
- 消費電力をできるだけ抑えたい
- 部品点数を削減したい
- 独自機能による製品の差別化を図りたい
- 長期間の安定供給が必要
特に製品ライフサイクルが長く、生産数量が多い場合には、ASICによるコストメリットが期待できます。
FPGAが向いているケース
FPGAは、次のような用途で力を発揮します。
- 試作品の開発
- 研究開発
- 評価・検証
- 少量生産
- 開発途中で仕様変更が発生する製品
- 市場投入までの時間を短縮したい場合
回路を書き換えられるため、設計変更への対応が容易であり、開発の柔軟性に優れています。
ASICとFPGAのコスト比較
ASICは「初期費用が高い」というイメージがありますが、実際には製品の生産数量によって総コストが大きく変わります。
例えば、次のような条件を想定してみます。
※金額はあくまで一例です。実際の費用は仕様や製造条件により異なります。
この場合、ASICは1個あたり約3,900円のコスト削減となります。
開発費3,000万円を回収するには、
ASIC開発費とFPGA開発費の差から、
約2,900万円 ÷ 3,900円 ≒ 約7,435個以上
の生産が目安となります。
つまり、ASICは、「累計で何個生産するか」が重要です。
例えば年間5,000台を5年間販売する場合、累計25,000台となり、ASIC化によるコストメリットは非常に大きくなります。
まとめ
ASICとFPGAは、それぞれ異なる特徴を持つ半導体です。
FPGAは、柔軟性が高く、試作や少量生産、短期間での開発に適しています。
一方、ASICは初期開発費こそ必要ですが、量産時のデバイスコストを抑えられるほか、高性能・低消費電力・小型化といったメリットがあり、中量産から大量生産の製品で大きな効果を発揮します。
どちらが優れているかではなく、製品の用途や生産計画、求められる性能を踏まえて最適なデバイスを選択することが重要です。
ジェピコ・セミコンダクターでは、お客様の製品仕様や生産計画に合わせ、ASIC化のメリットやFPGAとの比較検討から、設計・製造・量産までトータルでサポートしています。ASICやカスタムICをご検討の際は、ぜひお気軽にご相談ください。
