ASIC vs FPGA: qual é a diferença?

Um ASIC, sigla em inglês de circuito integrado de aplicação específica, é um chip cujos circuitos são fabricados de forma permanente para uma única tarefa, e ele nunca fará outra coisa. Um FPGA, um arranjo de portas programável em campo, é um chip coberto de blocos de circuito padronizados cujas ligações são definidas ao se carregar um arquivo, então o mesmo chip pode ser um circuito hoje e outro amanhã. A diferença entre os dois é o compromisso. Assumir o compromisso deixa cada chip mais barato, menor e mais eficiente quando os volumes são grandes; continuar mutável custa mais por chip, mas um erro de projeto se corrige carregando um arquivo novo. Então a escolha é sobretudo uma questão de quantidade, e o ponto de virada costuma ser colocado entre 5.000 e 50.000 unidades.

Um ASIC, sigla em inglês de circuito integrado de aplicação específica, é um chip fabricado para que seus circuitos façam exatamente uma tarefa. Um FPGA, um arranjo de portas programável em campo, é um chip já pronto cujas ligações internas são definidas depois, ao se carregar um arquivo de configuração. Os dois começam igual, com engenheiros descrevendo o circuito desejado em uma linguagem de projeto. No caso do ASIC, esse projeto vai para uma fábrica e é gravado permanentemente no silício, o que costuma custar milhões de dólares antes de o primeiro chip existir. No caso do FPGA, o projeto é carregado em um chip comprado pronto. Daí em diante a conta se inverte. Cada ASIC fabricado custa uma fração de um FPGA e faz sua tarefa com menos energia: os blocos e a fiação que mantêm um FPGA mutável ocupam silício, acrescentam atraso e consomem. Um projeto de FPGA com defeito se corrige carregando um arquivo arrumado, muitas vezes no mesmo dia; um ASIC com defeito significa outra rodada de fabricação, a meses de distância, com os chips falhos já construídos. Então a escolha se reduz a volume e certeza: passado um ponto de virada geralmente colocado entre 5.000 e 50.000 unidades, e com um projeto em que se confia, o ASIC paga o custo inicial. Nenhum dos dois é um processador. Os circuitos de uma GPU são fixos, mas rodam software mutável, ao passo que reconfigurar um FPGA muda o circuito em si, e o circuito de um ASIC nunca muda. A TPU do Google é um ASIC famoso, construído só para a aritmética de redes neurais, mas a maioria é anônima: os chips fixos dentro de eletrodomésticos, carros e celulares, feitos aos milhões para uma tarefa cada.

Um ASIC é como um molde de fábrica; um FPGA é como uma caixa de peças de encaixe. Usinar o molde custa uma fortuna, leva meses e produz exatamente uma forma. Depois disso, cada peça que ele prensa sai idêntica, exatamente certa para o serviço, e custa uma fração mínima do que o molde custou. Se a forma se revelar errada, outro molde precisa ser usinado. A caixa de peças funciona ao contrário. As peças custam mais e o que se monta fica mais volumoso e mais frágil, mas desmonta hoje à noite e vira outra coisa, então um erro custa uma noite e não outro molde. O molde é o ASIC, comprometido e barato em volume; a caixa é o FPGA, mutável e cara por peça; e a escolha depende de quantas você precisa e de quanta certeza você tem.