設計・架構

涵蓋處理器、AI 加速器、SoC 等積體電路的架構設計，以及運算效能與功耗之間的取捨。設計決定晶片要實現的功能與規格，並與製程技術、封裝方式相互配合，共同決定最終產品的性能。

比較文章（6 篇）

• ASIC與FPGA的差異（效能、成本與用途比較）
  ASIC與FPGA最大的差異在於「製造後能否改寫電路」。ASIC是固定電路，製造後無法變更，但因採專用設計，效能與電源效率皆為最高，量產時的晶片單價也會下降。不過NRE（設計與光罩…
• RISC-V與ARM的差異（授權、生態系與用途比較）
  RISC-V與ARM最大的差異在於「指令集是開放還是付費授權」。RISC-V是由RISC-V International管理的完全開放ISA，免權利金，除了標準擴充外也能自由加入自…
• 小晶片與單晶片的差異（設計架構比較）
  小晶片與單晶片最大的差異在於「整合在1個晶粒上，還是分割成多個小晶粒」。單晶片將所有功能整合在1個晶粒上，互連延遲最小、設計簡單，但面積越大，缺陷機率越高，良率隨之下降。小晶片依功…
• CPU與GPU的差異（架構・用途・製程比較）
  CPU與GPU最大的差異在於「核心數量與設計理念」。CPU配備4～128個具有大型複雜控制電路的高效能核心，負責循序處理、條件分支，以及OS與應用程式等通用工作，並以大容量的L1/…
• GPU與NPU的差異（AI推論・邊緣AI比較）
  GPU與NPU最大的差異在於「功耗與負責的角色」。GPU是通用平行處理器，資料中心用的功耗達200～700W，負責大規模AI訓練與推論。NPU是專為神經網路運算設計的MAC陣列，功…
• GPU與ASIC的差異（AI推論晶片比較）
  GPU與ASIC最大的差異在於「通用性與電力效率之間的取捨」。GPU可對應所有AI模型與演算法，且為現成品可立即採購，但由於是通用設計，最佳化有其極限。ASIC針對特定模型或運算子…

用語解說（26 個）

• ASIC（特殊應用積體電路）
  ASIC（特殊應用積體電路）是針對特定用途設計與製造的積體電路，以專用電路實作目標處理，在功耗、處理速度與電路面積上發揮最佳化的性能。
• FPGA（現場可程式化邏輯閘陣列）
  FPGA（現場可程式化邏輯閘陣列）是製造後可由使用者自由改寫電路架構的半導體晶片。不需要 ASIC 那樣的光罩費用（NRE），且平行處理效能高於 CPU，適合少量生產、原型開發與規…
• RISC-V 架構
  RISC-V 架構是加州大學柏克萊分校於2010年開發並免費公開的開源指令集架構（ISA），任何人都能在不支付專利費與授權費的情況下自由設計與製造處理器。
• ARM 架構
  ARM 架構是英國安謀（Arm Holdings，軟銀集團旗下）設計並授權的指令集架構（ISA）與處理器IP，是全球最普及的處理器ISA。
• CPU（中央處理器）
  CPU（中央處理器）是依序解讀並執行程式指令，統籌運算、控制與記憶體存取的電腦核心晶片。以少數高效能核心擅長循序處理與條件分支，並以大容量快取壓低延遲。目前多核心架構已是標準，伺服…
• GPU（圖形處理器）
  GPU（圖形處理器）是將數千～數萬個小型運算核心平行配置，以超高速處理矩陣運算與向量運算的半導體晶片，已從3D繪圖專用處理器演進為AI時代的核心運算元件。
• SoC（系統單晶片）
  SoC（系統單晶片）是將構成電腦系統的多個功能區塊（CPU、GPU、記憶體控制器、通訊電路、AI運算單元等）高密度整合在1顆矽晶片上的半導體元件，具有小型、輕量、低功耗與低成本的優…
• 積體電路（IC）
  積體電路（IC・LSI）是將電晶體・二極體・電阻・電容等電路元件，以微細加工一併製作在1片矽晶片上的元件。1958年由 Jack Kilby 與 Robert Noyce 各自獨立…
• EDA（電子設計自動化）
  EDA（電子設計自動化）是將半導體晶片設計自動化、高效率化之各類軟體工具的總稱。支援從 RTL 描述到邏輯合成、布局繞線、驗證與光罩資料產生（GDS-II）的整個設計流程。新思科技…
• IP 核心（矽智財）
  IP 核心（矽智財）是可重複使用之已設計完成電路區塊的總稱，以 RTL 或 GDSII 形式提供 CPU、GPU、介面等特定功能電路，供無晶圓廠企業整合進 SoC 設計。
• NPU（神經網路處理器）
  NPU（神經網路處理器）是專門用於深度學習推論處理的專用處理器，具備以超大規模平行方式處理矩陣運算與卷積運算的架構。
• TPU（張量處理器）
  TPU（張量處理器）是Google於2016年自行開發並發表的AI訓練與推論專用ASIC（特定應用積體電路），以比GPU更高的電力效率處理深度學習工作負載。
• AI 加速器
  AI 加速器是為了以高速、省電方式執行機器學習與深度學習的訓練（Training）及推論（Inference）處理而設計的專用半導體晶片總稱。
• 類比數位／數位類比轉換器（ADC・DAC）
  類比數位轉換器（ADC）與數位類比轉換器（DAC）是在連續的類比訊號與數位訊號之間相互轉換的電路。要以數位方式處理聲音、光、溫度、電波等真實世界的訊號需要 ADC，要把數位資料以聲…
• 差動放大電路
  差動放大電路是放大2個輸入訊號之差，並抵消、去除同時疊加在兩者上的雜訊（共模訊號）的電路。由於共模拒斥比（CMRR）高，它作為抗雜訊、高精度類比放大的基本電路方塊，被用於以運算放大…
• 人工智慧（AI）
  人工智慧（AI）是以在電腦上重現、模仿人類智慧行為（推理、學習、辨識、判斷）為目的之技術與研究領域的總稱。
• 深度學習
  深度學習是將人工神經網路多層堆疊的機器學習手法，能從大規模資料中自動擷取並學習特徵，是 AI 熱潮的核心技術。
• 神經形態晶片（Neuromorphic Chip）
  神經形態晶片是以硬體模仿人腦神經迴路（神經元、突觸）結構與運作原理的創新積體電路，實現與傳統馮紐曼架構根本不同的資訊處理典範。
• 記憶體內運算（PIM）
  記憶體內運算（PIM）是在記憶體晶片內部或鄰近記憶體之處內建運算電路，以消除資料傳輸瓶頸（記憶體牆）的創新運算架構。
• 類比電路（類比IC）
  類比電路是將電壓與電流作為連續量處理，對真實世界的訊號進行放大・轉換・控制的電路。包括運算放大器、比較器、AD/DA轉換器、PLL、RF電路、電源管理IC等，幾乎所有電子設備都會使…
• 多工器（MUX）
  多工器（MUX）是從多個輸入訊號中，依選擇訊號選出指定的1個並輸出的電路，以n條選擇訊號可從2的n次方條輸入中選擇。用於CPU的資料路徑與匯流排切換、FPGA的查找表、掃描測試、將…
• PLL（鎖相迴路）
  PLL（鎖相迴路）是產生與參考訊號相位一致之訊號的電路，可從數十MHz的石英參考時脈產生數GHz的時脈。由相位比較器・電荷幫浦・迴路濾波器・VCO・除頻器構成回授，用於CPU與So…
• SerDes（串列器／解串列器）
  SerDes（串列器／解串列器）是將晶片內的並列資料轉換為1條高速串列訊號發送，並在接收端還原為並列資料的電路。它是PCIe・乙太網路・USB等實體層的核心，以等化器與CDR補償波…
• 運算放大器（Op-amp）
  運算放大器（op-amp）是將2個輸入電壓的差放大10萬倍以上的類比電路基本元件。以將輸出回饋到反相輸入的負回授方式使用，增益僅由電阻比決定（反相放大為−R2/R1，非反相為1＋R…
• 比較器（Comparator）
  比較器（comparator）是比較2個輸入電壓的大小，並以高或低的數位訊號輸出結果的電路。在不施加回授的情況下使用，判定速度（傳播延遲）與偏移是性能關鍵，並具備遲滯以對抗雜訊。用…
• ASSP（特定應用標準產品）
  ASSP（特定應用標準產品）是針對特定用途精簡功能而設計，但以共通零件形式銷售給眾多客戶的積體電路。它介於僅供1家公司使用的ASIC與不限定用途的通用IC之間。客戶不需投入開發費用…

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