IC产业近十年以来的蓬勃发展情况可说在全球各地皆然，投资门槛较低的无晶圆IC设计公司如雨后春笋般四处兴起，各自在不同的专长技术领域头角峥嵘，成为带动整体IC产业向上成长的关键力量；但随着市场竞争的日益激烈，IC设计业者也开始面临生存的瓶颈，如何在不断缩短的上市时程中推出更新更好的产品，并挑战朝向SoC（系统单晶片）与深次微米、奈米等级制程方向发展的复杂IC设计，都是各家设计业者必须克服的难题。

近年来具备可程式化功能的PLD（Programmable Logic Device；可程式化逻辑元件）与FPGA（Field Programmable Gate Array；场式可程式化闸阵列）市场的兴起，主要活力即是在于IC业者不断增长的、寻求更具效率与突破性设计方法的需求。 PLD/FPGA原本是IC设计业者用以在ASIC（Application Specific IC；特殊应用IC）产品上市之前做为先期模拟的工具型元件，却一跃而升为明星IC产品、甚至有取代ASIC的态势，对于IC设计业界来说究竟意义何在？ PLD/FPGA的市场发展现况与前景如何？此类产品是否又真将成为“ASIC终结者”呢？

PLD/FPGA vs. ASIC──市场现况

生命力充沛的可程式化元件世界

市场一般将可程式化元件家族分为PLD与FPGA两种，事实上PLD原为此一类别产品的统称，泛指逻辑功能可由使用者自由设定的IC，因此广义的PLD包括了PROM（Programmable Read Only Memory；可程式化唯读记忆体）、PLA（Programmable Logic Array；可程式逻辑阵列）、PAL（Programmable Array Logic；可程式化阵列逻辑）与FPGA。

PAL为早在1970年代就问世的第一代可程式化元件产品，早期以Bipolar制程生产、仅能烧录一次，但该产品随后带动相关产业之持续发展，而逐渐发展出可烧录次数更多且结构CMOS化的同类元件如：EPLD（Erasable Programmable Logic Device；可抹除式程式化逻辑元件）、GAL（Generic Array Logic；通用型阵列逻辑）、PEEL（Programmable Electrically Erasable Logic；可电子抹除式可程式逻辑）等；这些逻辑闸（logic gate）数少（仅在数百闸）、IC引脚（pin）数在28以下的可程式元件统称为SPLD（Simple PLD）。1980年代，在一颗IC上集合数个PAL的CPLD（Complex PLD）产品陆续推出；CPLD逻辑闸数由数百个进阶至5000个、IC pin数更高，采全CMOS制程与EPROM、EEPROM 、Flash等技术。 CPLD的可多次烧录与抹除、高数量逻辑闸优势，以及具备完整软体环境可供设计者快速验证、模拟的特性，节省了IC设计业者测试与开发产品之大量成本，市场接受度日高。而在Xilinx于1984年推出第一颗FPGA之后，可程式化元件家族又迈入另一新阶段。

FPGA开辟可程式化元件新天地

FPGA因与一般PLD相较在设计架构上有所不同、元件密度较高，因此脱离传统PLD类别自成一格，与CPLD在不同的应用领域各擅胜场；而两者之间的最大不同点，在于FPGA的逻辑闸数量较CPLD低，但暂存器（Register）数量较多、I/O脚位较多，具备效能较高、功耗较低的优势。FPGA依架构之不同又分为SRAM与Anti-fuse两类，前者因具备重复可程式化（reprogrammable）、低耗电量与高弹性设计的特点，元件单价也较高，多用以做为IC设计者进行ASIC产品实作与功能验证的原型机（Prototype）或少量生产之产品；后者则因单价较便宜、应用层面广，且因所具备之一次编程（One Time Programming；OTP）特性，在资料保密性上较佳，成为一般3C电子产品领域之元件新选择，甚至逐渐取代ASIC的往日地位。

逐渐面临生存瓶颈的ASIC

诉求客制化特殊设计与大量生产特性的ASIC，于1980年代在美国与日本业者起始发展之后，成为IC市场的明星产品，不但吸引许多IC设计业者与后来的设计服务业者（Design Service）投入此一市场，更在1990年代的蓬勃时期创造数百亿美元的产值。ASIC与其他标准型IC（如DRAM）最大的不同，即为IC内部的电路与功能是针对不同的应用所设计，因此各家业者所设计的ASIC皆拥有其独特性，除了可减低IC在短时间内被竞争对手复制的风险，也可拉长产品在市场中的生命周期。

高整合性需求使ASIC设计日益复杂化

ASIC因制程上的不同又可分为以下几类：

随着IC产品迈向功能整合度更高的系统级设计与深次微米、奈米等级制程，由于设计技术与功能测试验证的困难度不断提高，再加上光罩与NRE费用的倍数成长，ASIC市场也产生了一些变化；华尔街日报（Wall Street Journal）即曾报导指出，ASIC因为开发与生产费用高涨，厂商受产品成本的限制与上市时程的压力影响，不是以偏重标准化之ASSP（Application Specific Standard Product；特殊应用标准产品）取代ASIC，就是转而向PLD/FPGA靠拢；在此一情况之下，未来ASIC市场恐怕将面临日益萎缩的危机。

PLD/FPGA vs. ASIC──竞合关系

FPGA因成本与应用广泛，是目前对于ASIC市场威胁性最大的可程式化元件；Xilinx台湾分公司总经理赖炫洲表示，FPGA市场在近年来的半导体低迷景气中也仍维持稳定成长，反观ASIC则有退步的迹象，这代表IC设计业界已经在IC制程迈向90奈米制程与12吋晶圆的趋势之下，开始慢慢体会到光罩与设计成本的增加而带来的风险；FPGA目前的制程水准已经走在最前端，相关产品成本也不断降低，因而有越来越多的IC设计业者选择采用此一具备高度弹性化的方案，以解决产品上市时程缩​​短的压力。Xilinx的Spartan系列FPGA产品，即是针对消费性电子市场所推出的低成本解决方案，在包括数位相机、液晶投影机、高画质电视、机顶盒（Set-top Box）以及家用电脑、家庭网路与汽车领域，都可见到成功的应用案例；赖炫洲表示，Xilinx的FPGA产品除具备低单价的特性，在制程上也已达到12吋晶圆、90奈米的等级，在许多领域确实已经成为ASIC的解决方案，而且更具竞争力。

Altera亚太区高级市场总监梁乐观亦表示，IC制程的进步对于ASIC来说确实是设计方法与生产成本上的一大挑战，而可在某些方面做为ASIC替代品，并具备设计灵活度与低功耗等优点的FPGA，自然就成为多数IC设计者选择的解决方案。Altera于2003年所推出以该公司Stratix FPGA为基础架构的HardCopy元件，即是一​​个体积更小、功耗更低的新产品，该元件强调从IC原型到成品的全套解决方案，可利用Altera之Quartus II设计软体环境进行高效率的设计流程，让成品达到与ASIC具备相同优点却成本更低的目标。

有竞争亦有互补的FPGA与ASIC

而具备种种优点的FPGA是否正逐渐一步步蚕食面临发展瓶颈的ASIC，甚至终于取代ASIC的地位？两者之间是否处在一种绝对竞争的关系？

赖炫洲表示，尽管原属于ASIC的某部分市场确实被FPGA取代，但可程式化元件业者与ASIC业者之间并不完全是竞争关系，彼此之间在技术上的合作交流反而更为密切；例如目前Xilinx与全球最大ASIC业者IBM，即在90奈米先进制程与设计方法上有相关的研发合作，而其他IC设计业者亦会以FPGA或CPLD元件做为开发ASIC的初期模型与设计平台。梁乐观也表示，FPGA与ASIC竞争的情况事实上并不如市场所预期的激烈，FPGA与ASIC在设计工具上可以共用，亦可在设计方法学上相互切磋学习，两者之间互补与合作的情况反而较多。目前有部份市调机构将可程式化元件归为ASIC之一类中，其实也证明了FPGA与ASIC“本是同根生”，谈谁扳倒谁、谁取代谁的论调似乎有些太过狭隘。

在ASIC阵营部分，虽然确实出现市场萎缩与设计瓶颈的问题，但对于ASIC设计业者来说，仍对于市场未来的发展表示乐观，也在市场策略与设计方法上做了一些调整；IBM微电子以提供较接近标准化IC、生产成本较低的半客制化设计（Semi-custom Design）ASIC服务做为因应；德仪则认为ASIC的市场需求可在2003年有所回升，并认为客户仍将对ASIC市场充满信心。而目前ASIC业者除​​致力于降低制程与开发成本之研究，也致力于设计方法的改进，目前业界已有一种可透过减少光罩次数降低制造成本，介于Standard Cell与CBA之间的“Structured ASIC ”问世，相信在制程的成熟度逐渐建立之后，亦能为ASIC的未来发展开拓新方向。

结语

IC市场的竞争情况除了反映IC产业的活力，对于IC业者来说更是思考产品发展方向、调整市场经营脚步的契机；除了掌握正确的技术与市场趋势，致力符合客户的需求并建立独特性，随着IC设计走向SoC的设计趋势，寻求更具效率的IC设计方法与解决SIP（Silicon Intellectural Property；矽智材）整合的种种问题，无论对可程式元件业者或ASIC业者来说都是重要的课题；此外嵌入式软体的开发与寻找“杀手级应用”产品，也是整体IC 业界在良性竞争之余可以共同投入的项目。强调谁是最后赢家，不如著重合作后可产生的力量；而此一共同前进的力量，将是提升整体IC产业向上成长的活力泉源所在。