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红外“大脑”怎么选?FPGA、ASIC 芯片深度解析
2026-02-27 14:52:55

红外热成像、智能传感和车载视觉等高性能嵌入式系统中,处理芯片的选择直接关系到产品的性能表现、功耗水平、成本结构以及上市节奏。面对 FPGA(现场可编程门阵列)与 ASIC(专用集成电路)这两条主流技术路径,理解它们的差异,才能为不同阶段的产品匹配最合适的方案。

一、FPGA:灵活应变的“可编程引擎”

红外焦平面探测器

FPGA 的核心价值在于可重构性。它不像传统芯片那样功能固定,而是通过编程动态配置内部逻辑单元和互连资源,从而实现不同的硬件功能。这种特性使其成为研发早期、算法迭代频繁或小批量定制场景的理想选择。

例如,在开发一款新型红外热像仪时,工程师可以在 FPGA 上快速验证图像校正、温度标定或动态范围增强等关键算法,无需等待漫长的芯片制造周期。同时,FPGA 支持后期远程升级,特别适合需要持续优化或适配多型号的项目。

但灵活性也带来代价:FPGA 通常功耗较高,芯片面积较大,外围电路复杂,不利于对体积和能效敏感的应用。此外,开发需掌握硬件描述语言,技术门槛较高,单颗成本也显著高于量产型芯片。

二、ASIC:高效可靠的“专用加速器”

非制冷红外探测器

ASIC 是为特定应用场景量身打造的固化型芯片。一旦完成流片,其功能便不可更改,但正因如此,设计可在晶体管层面进行极致优化。在实现相同逻辑功能的前提下,ASIC 通常具备更低的功耗、更小的尺寸和更高的能效比。

当产品进入成熟阶段、出货量达到数十万甚至百万级时,ASIC 的优势尤为突出——单颗成本可大幅低于 FPGA,同时满足车规、消费电子等领域对可靠性与一致性的严苛要求。目前,许多消费级红外模组与智能穿戴设备都已采用 ASIC 方案。

不过,ASIC 的前期投入大、设计周期长,且不具备后期修改能力。一旦需求变更或算法升级,几乎只能重新流片,因此更适合技术方案高度稳定的项目。

三、协同而非对立:从验证到量产的完整路径

值得注意的是,FPGA ASIC 在实际工程中往往是“接力合作”的关系。行业普遍采用 FPGA 进行 ASIC 流片前的原型验证——先在可编程平台上跑通整套红外处理流程,确认功能稳定后再投入 ASIC 开发,大幅降低试错成本。
在部分高端系统中,甚至会同时集成 FPGA ASIC/SoC,形成异构架构:FPGA 处理高速底层信号,ASIC 负责高效执行固化任务,兼顾灵活性与能效。

FPGA ASIC 并非非此即彼的对立选项,而是红外热成像系统在不同发展阶段的理性选择。

FPGA 的价值在于灵活性与快速验证,适合算法持续迭代、需求尚未固化的早期研发;ASIC 的优势则体现在高性能与成本控制,为大规模量产提供稳定可靠的专用算力支撑。

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对于开发者而言,没有最好的芯片,只有最合适的方案。明确产品的研发阶段与量产预期,便能在灵活与高效之间找到最佳的平衡点。

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