Puertas teóricas vs puertas reales

La diferencia es principalmente de abstracción: las puertas digitales no están simplemente encendidas / apagadas, son realmente dispositivos analógicos. La principal abstracción, a la que ha aludido, es que para un diseñador digital las puertas no tienen capacidad. Esto tiene dos consecuencias principales: las puertas se cambian inmediatamente (sin sesgo) y se puede manejar un número infinito de puertas con una salida. Tan pronto como introduce la capacitancia en la compuerta, se necesita un tiempo finito para que se acumule la carga, por lo que hay un tiempo de conmutación y solo se puede conectar a un pequeño número de compuertas en sentido descendente (ventilador hacia afuera) ya que necesita corriente para cargar el flujo descendente condensadores.

Esto es cierto tanto internamente para los FPGA / procesadores, como para las puertas discretas. Un CI completo reduce la capacitancia en las puertas y las distancias, por lo que puede ser más rápido que un circuito discreto.

Como se mencionó en los comentarios, el retardo de tiempo significa que hay escenarios en circuitos reales que no se verían en una simulación puramente digital. La metaestabilidad es un ejemplo, que ocurre cuando las señales no cumplen con los requisitos de tiempo de configuración y retención.

No necesita un doctorado o miles de millones de dólares, pero unos pocos cientos de miles lo pondrían en la línea de salida para un proceso más antiguo, digamos 130 nm. Se necesita experiencia para diseñar ("pegar") el chip, y necesita ejecutar simulaciones a nivel de compuerta para determinar voltajes de conmutación, diferencias de tiempo, etc. Las herramientas de simulación por sí solas son muy caras en términos de costo de licencia y poder de procesamiento requerido.