Простые вопросы: что такое SoC (система на кристалле)?

Готовы поспорить, что большинство людей, хорошо разбирающихся в технологиях, слышали термин SoC или System on a Chip . 20 лет назад это не было чем-то особенным, или, по крайней мере, не так широко использовалось, как сегодня, но в наши дни система на чипе представляет собой подход к тому, чтобы сделать электронные устройства меньше, мощнее и эффективнее. энергоэффективнее, чем когда-либо прежде. Это все красиво и просто, но знаете ли вы, что такое Soc? Что означает SoC или система на чипе ? Почему это так важно для смартфонов, планшетов, беспроводных маршрутизаторов, носимых и других мобильных устройств? Если вы хотите узнать больше о SoCозначает, что он делает и почему это так важно, прочитайте эту статью, и вы найдете ответы на некоторые вопросы:

Содержание

1. Что такое SoC (система на чипе)?
2. Каковы общие области применения SoC?
3. Каковы обычные компоненты SoC?
4. Какие из них являются крупнейшими производителями мобильных SoC и какие SoC сегодня являются лучшими?
5. Каковы преимущества и недостатки SoC?
6. Согласны ли вы с тем, что системы на чипах — это будущее электроники?

Что такое SoC (система на чипе)?

SoC — это краткое название System on a Chip . Система на кристалле — это электронная интегральная схема, содержащая различные электронные компоненты, предназначенные для совместной работы для достижения общей цели. Первая часть термина — Система — говорит о том, что речь идет о сложной электронной сборке, а последняя часть — Чип — говорит о том, что все компоненты этой системы объединены в одну интегральную схему.

Чтобы лучше понять, что такое система на чипе , представьте ее как полноценный компьютер, миниатюризированный и сжатый для размещения на одном чипе. Например, SoC можно сравнить с миниатюрной системой, включающей материнскую плату, процессор, видеокарту, сетевую карту и так далее. Чтобы получить более полное представление, загляните под этот абзац, и вы увидите, как выглядит система Exynos 4 Quad (4412) на чипе на печатной плате смартфона Samsung Galaxy S III.

SoC, система на кристалле

Источник: Википедия .

Каковы общие области применения SoC?

Системы на чипах широко используются во многих отраслях для самых разных целей, таких как смартфоны, планшеты, носимые устройства, цифровые камеры, беспроводные маршрутизаторы и так далее. Однако, вероятно, наиболее распространенное их использование сегодня — это питание смартфонов. Если вам интересно, почему, имейте в виду, что и смартфоны, и планшеты — это небольшие устройства, которым для работы требуется много вычислительной мощности, и все они должны соответствовать требованиям пользователей, которые становятся все более требовательными.

Вот насколько сложна система Qualcomm Snapdragon 600 на чипе — SoC , которая использовалась в старом смартфоне Samsung Galaxy S4. Новые телефоны еще сложнее и имеют еще более миниатюрные SoC .

SoC, система на кристалле

Источник: Википедия

Например, люди хотят иметь возможность использовать свои смартфоны для работы в Интернете, прослушивания музыки, просмотра видео, использования GPS-навигации, фото- и видеосъемки, игр, постоянного подключения к социальным сетям и так далее. Все это вещи, для которых нужен не только хороший процессор, но и хороший графический чип, быстрый беспроводной и Bluetooth-чип, поддержка подключения к сетям 4G, GPS-чип и список можно продолжать. И все это должно происходить с наименьшим возможным энергопотреблением. В конце концов, никто не хочет, чтобы их устройства отключались после нескольких часов использования. Ответ заключается в том, чтобы миниатюризировать все, что можно миниатюризировать, и втиснуть как можно больше компонентов на меньшую поверхность. Следствием этого является более высокая вычислительная мощность и более низкое энергопотребление. Это именно то, что система на чипепредложения.

Каковы обычные компоненты SoC?

Система на чипе может состоять из множества элементов в зависимости от ее назначения. Однако, поскольку подавляющее большинство SoC используется на смартфонах, вот список наиболее распространенных компонентов таких устройств:

• ЦП — центральный процессор или процессор — это ядро ​​всего, что находится внутри SoC . Это часть SoC , которая отвечает за выполнение большинства расчетов и решений. Он получает входные данные от других аппаратных компонентов и программного обеспечения и выдает соответствующие выходные ответы. Без процессора не было бы SoC . Большинство современных ЦП имеют два, четыре или восемь ядер внутри, чтобы иметь возможность выполнять параллельную обработку.
• GPU — сокращение от Graphical Processing Unit , также известное как видеочип. Графический процессор отвечает за те 3D-игры, в которые вы можете играть на своем смартфоне, а также за аккуратные визуальные переходы, которые вы видите в пользовательском интерфейсе любого устройства, использующего SoC.
• Оперативная память — всем вычислительным устройствам для работы нужна память. Чтобы иметь возможность запускать приложения и программные данные, необходимо использовать данные, а для этого система на чипе должна иметь оперативную память.
• Память ПЗУ — точно так же, как устройству требуется память ОЗУ для запуска приложений и другого программного обеспечения, оно также должно иметь память ПЗУ для хранения программного обеспечения, такого как прошивка или операционная система, которую оно запускает.
• Модем — ни один смартфон не был бы телефоном, если бы он не мог подключаться к радиосетям. При этом мы имеем в виду как беспроводные сети, так и мобильные сети 3G или 4G. Модемы заботятся о сети или сотовой связи.

Вот иллюстрация того, какие компоненты включает в себя система на чипе под названием Snapdragon 410 от Qualcomm:

SoC, система на кристалле

Помимо процессора и памяти, другие SoC , такие как те, которые можно найти в беспроводных маршрутизаторах и других подобных сетевых устройствах, могут также включать в себя интерфейсы PCIe, предназначенные для подключения радиопередатчиков, интерфейсы SATA и/или USB для подключения к устройствам хранения. На иллюстрации ниже вы можете увидеть, что находится внутри SoC BCM5862X от Broadcom. И если вам интересно узнать больше о маршрутизаторах Systems on Chips , вот еще несколько материалов на эту тему: Router SoC 101 .

SoC, система на кристалле

Источник: Оборудование Тома

Список компонентов, который мы перечислили в предыдущих абзацах, показывает лишь несколько основных, обязательных элементов системы на кристалле . Однако системы на чипах могут иметь и другие части. Например, у многих есть компоненты, предназначенные для работы со службами определения местоположения, датчиками, безопасностью или интерфейсами, способными работать с лучшими камерами или большими экранами. Список можно продолжить.

Какие из них являются крупнейшими производителями мобильных SoC и какие SoC сегодня являются лучшими?

Крупнейшими производителями SoC на сегодняшний день являются Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei , NVIDIA и Broadcom . Qualcomm, NVIDIA и MediaTek производят и продают в основном мобильные SoC другим производителям аппаратного обеспечения, которые используют их в своих устройствах. Broadcom производит SoC , которые в основном используются в маршрутизаторах и сетевых устройствах, а Samsung и Huawei не только производят SoC , но и являются двумя крупнейшими производителями смартфонов в мире.

Сказать, какая система на чипе лучшая , невозможно. Индустрия растет и развивается так быстро, что к тому времени, когда вы сможете сравнить и решить, какая SoC является лучшей , новая, вероятно, уже будет на подходе к будущим устройствам.

Однако имейте в виду, что лучшим SoC для вас может быть не тот, у которого лучший процессор или самая быстрая беспроводная передача. Система на чипе для вас — это та система, которая поможет вашему следующему смартфону или устройству работать хорошо, предложит все основные функции, которые вам нужны, и включает в себя все «периферийные устройства», которые вам нужны (поддержка 4G LTE, Wi-Fi с поддержкой стандарта 802.11ac). , USB-подключение и т. д.).

Вот интересное видео, в котором показано, как производители смартфонов выбирают правильную систему на чипе для каждого из своих смартфонов:

Каковы преимущества и недостатки SoC?

Вы все еще можете задаться вопросом: зачем кому-то разрабатывать, производить и продавать систему на кристалле ? Тому есть довольно много причин:

• SoC обычно крошечный и не занимает много места внутри электронного устройства, что делает его идеальным решением для небольших устройств, таких как, например, смартфоны, планшеты или носимые устройства . И только этих трех примеров достаточно, чтобы наполнить мир сотнями миллиардов долларов.
• Когда вам нужно спроектировать устройство, достаточно большое, чтобы в лучшем случае поместиться на ладони, интеграция — это то, что вам нужно. Это означает, что вы можете разместить процессор, графический чип, модем и многие другие компоненты на одном квадратном дюйме.
• Поскольку SoC имеет небольшой размер и поскольку он объединяет множество различных частей на одном кристалле, это означает, что его производителю не нужно тратить время, деньги и ресурсы на подключение значительных физических частей и создание длинных схем, что, в свою очередь, означает более низкое производство. расходы .
• Системы на чипе намного более энергоэффективны, чем системы с выделенными отдельными компонентами, такими как, например, настольный ПК или ноутбук. SoC может работать от батарей в течение более длительного времени, что делает его правильным выбором для любого мобильного устройства.

С другой стороны, системы на чипах имеют большой недостаток, заключающийся в том, что они вообще не адаптируются. По своей природе SoC настолько тесно интегрированы и настолько малы, что не могут адаптироваться или, другими словами, не могут быть обновлены. Система на чипе обычно умирает так же, как и родилась: за время ее существования ничего не меняется. И это также причина, по которой, если что-то сломается внутри SoC , вы не сможете отремонтировать или изменить только эту часть — вам придется заменить всю SoC .

Согласны ли вы с тем, что системы на чипах — это будущее электроники?

Традиционные подходы к электронике и особенно к вычислительным устройствам заключались в создании систем, работающих на отдельных независимых частях. Такими примерами являются, например, компьютеры и ноутбуки. Однако постоянная миниатюризация всего, что нас окружает, означает, что они все больше полагаются на меньшие по размеру, более качественные и энергоэффективные системы на чипах . Смартфоны, планшеты, носимые устройства, черт возьми, даже устройства IoT (Интернет вещей) доказывают, что системы на чипах являются важной частью будущего всей электроники. Но значит ли это, что они захватят мир? Что, если они станут настолько маленькими, что сделают нанороботов обычным явлением? Мы хотим услышать от вас, поэтому не стесняйтесь делиться своим мнением в комментариях ниже.