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コンピュータ構成要素

特定の用途に完全に特化した専用ICを「ASIC(エーシック)」と呼びます。ASICは極めて高速で大量生産に向いていますが、一度作ると修正できず、初期開発費が数億円かかることもあります。FPGAは、ASICの「処理が高速である」というハードウェア的メリットと、CPUの「後から機能を変更できる」というソフトウェア的メリットの中間に位置する存在です。近年では、クラウドサーバーの中にFPGAを大量に配置し、通信の暗号化処理やAIのディープラーニングなどの重い処理を、CPUの代わりに高速に実行させる「ハードウェアアクセラレーション」用途で大活躍しています。

試験でのポイント

ITパスポートや基本情報技術者試験では、FPGAの「現場で書き換え可能」という最大の特徴と、他のIC(ASICなど)との違いが問われます。

以下のポイントを押さえておくと得点源になります。

  • 名称の意味:「Field(現場で)」「Programmable(プログラム・書き換え可能な)」「Gate Array(論理回路の配列)」の略であることを理解しておけば、機能の推測が容易になります。
  • 再構成可能であること:「製造後に、ユーザーの側で内部の論理回路を自由に書き換えることができる集積回路」という説明文が出たら、答えはFPGAです。
  • ASICとの違い:特定用途向けに製造時から回路が固定されており書き換えができない専用チップ「ASIC(特定用途向け集積回路)」との対比がよく出題されます。プロトタイプ(試作)開発にはFPGAを使い、大量生産フェーズに入るとコストの安いASICに切り替える、という開発の流れも重要です。
  • 用途:ソフトウェアで処理すると遅いものを、ハードウェア回路化して高速化する(アクセラレータ)用途で使われる点も覚えておきましょう。

関連する用語

関連する用語として、FPGAの内部に構成される基本要素である論理回路、FPGAと対比される書き換え不可の専用回路ASIC、特定の機能を実現するために機器に組み込まれる組込みシステムなどがあります。