Микроконтроллер (МК) выполняет вашу программу по шагам: процессорное ядро по очереди читает команды и обрабатывает их. Логика фиксирована заводом — вы лишь пишете софт. ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема, англ. FPGA) устроена иначе: это «море» из десятков тысяч одинаковых ячеек, связи между которыми вы перенастраиваете под себя. Вы не пишете программу для готового процессора — вы собираете сам процессор (или любую другую цифровую схему) из ячеек.
Главное следствие — параллелизм. МК делает одно действие за такт; ПЛИС может одновременно вести сотни независимых вычислений, потому что для каждого вы выделили свой кусок «железа». Поэтому ПЛИС применяют там, где нужна предсказуемая задержка и высокая пропускная способность: обработка видео в реальном времени, цифровая обработка радиосигнала, ускорение алгоритмов, прототипирование будущих микросхем.
Расплата — выше цена и энергопотребление при тех же задачах, что у МК, и сложнее освоение. Для простого устройства МК почти всегда дешевле и проще.