Einfache Fragen: Was ist ein SoC (System on a Chip)?

Wir wetten, dass die meisten Leute, die sich mit Technologie gut auskennen, den Begriff SoC oder System on a Chip gehört haben . Vor 20 Jahren war es noch nicht so bekannt oder zumindest nicht so weit verbreitet wie heute, aber heute stellt das System on a Chip einen Ansatz dar, elektronische Geräte kleiner, leistungsfähiger und leistungsstärker zu machen energieeffizienter als je zuvor. Das ist alles nett und einfach, aber wissen Sie, was ein Soc ist? Was bedeutet SoC oder System on a Chip ? Warum ist es so wichtig für Smartphones, Tablets, WLAN-Router, Wearables und andere mobile Geräte? Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, was SoCbedeutet, was es tut und warum es so eine große Sache ist, lesen Sie diesen Artikel, und Sie werden einige Antworten finden:

Inhalt

1. Was ist ein SoC (System auf einem Chip)?
2. Was sind die üblichen Anwendungen von SoCs?
3. Was sind die üblichen Komponenten eines SoC?
4. Welches sind die größten Hersteller mobiler SoCs und welches ist heute das beste SoC?
5. Welche Vor- und Nachteile hat ein SoC?
6. Stimmen Sie zu, dass Systems on Chips die Zukunft der Elektronik sind?

Was ist ein SoC (System auf einem Chip)?

SoC ist die Kurzbezeichnung für System on a Chip . Ein System-on-a-Chip ist ein elektronischer integrierter Schaltkreis, der verschiedene elektronische Komponenten enthält, die darauf ausgelegt sind, zusammenzuarbeiten, um ein gemeinsames Ziel zu erreichen. Der erste Teil des Begriffs – System – besagt, dass es um eine komplexe elektronische Baugruppe geht, während der letzte Teil – Chip – Ihnen sagt, dass alle Komponenten dieses Systems auf einem einzigen integrierten Schaltkreis zusammengepresst sind.

Um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, was ein System-on-a-Chip ist, stellen Sie es sich als vollständigen Computer vor, der miniaturisiert und komprimiert ist, um auf einen einzigen Chip zu passen. Beispielsweise könnte ein SoC mit einem Miniatursystem verglichen werden, das über ein Motherboard, einen Prozessor, eine Grafikkarte, eine Netzwerkkarte usw. verfügt. Um sich ein besseres Bild zu machen, sehen Sie unter diesem Abschnitt nach, wie ein Exynos 4 Quad (4412) -System auf einem Chip auf einer Platine eines Samsung Galaxy S III-Smartphones aussieht.

SoC, System auf einem Chip

Quelle: Wikipedia .

Was sind die üblichen Anwendungen von SoCs?

Systems on Chips werden in vielen Branchen für alle möglichen Zwecke eingesetzt, z. B. für Smartphones, Tablets, Wearables, Digitalkameras, drahtlose Router und so weiter. Heute werden sie jedoch wahrscheinlich am häufigsten für die Stromversorgung von Smartphones verwendet. Wenn Sie sich fragen, warum, denken Sie daran, dass sowohl Smartphones als auch Tablets kleine Geräte sind, die viel Rechenleistung benötigen, um zu funktionieren, und dass sie alle die Anforderungen der Benutzer erfüllen müssen, die immer anspruchsvoller werden.

So komplex ist das Snapdragon 600 System on a Chip von Qualcomm – ein SoC , das im alten Samsung Galaxy S4-Smartphone verwendet wurde. Neuere Telefone sind noch komplizierter und haben noch stärker miniaturisierte SoCs .

SoC, System auf einem Chip

Quelle: Wikipedia

Die Menschen möchten beispielsweise mit ihrem Smartphone im Internet surfen, Musik hören, Videos ansehen, die GPS-Navigation verwenden, Fotos und Videos aufnehmen, Spiele spielen, immer mit sozialen Netzwerken verbunden sein und so weiter. All dies sind Dinge, die nicht nur einen guten Prozessor benötigen, sondern auch einen guten Grafikchip, einen schnellen WLAN- und Bluetooth-Chip, Unterstützung für die Verbindung zu 4G-Netzwerken, einen GPS-Chip und die Liste ließe sich fortsetzen. Und das alles bei möglichst geringem Stromverbrauch. Schließlich möchte niemand, dass seine Geräte nach sehr wenigen Betriebsstunden heruntergefahren werden. Die Antwort ist, alles zu miniaturisieren, was sich miniaturisieren lässt, und so viele Komponenten wie möglich auf eine kleinere Fläche zu quetschen. Die Folge ist eine höhere Rechenleistung und ein geringerer Stromverbrauch. Genau das macht ein System on a Chip ausbietet an.

Was sind die üblichen Komponenten eines SoC?

Ein System-on-a-Chip kann je nach Zweck aus verschiedenen Elementen bestehen. Da die überwiegende Mehrheit der SoCs jedoch auf Smartphones verwendet wird, finden Sie hier eine Liste der häufigsten Komponenten solcher Geräte:

• CPU – die Central Processing Unit oder der Prozessor ist der Kern aller Dinge in einem SoC . Es ist der Teil des SoC , der für die meisten Berechnungen und Entscheidungen verantwortlich ist. Es empfängt Eingaben von anderen Hardwarekomponenten und Software und liefert entsprechende Ausgabeantworten. Ohne CPU gäbe es kein SoC . Die meisten CPUs haben heute zwei, vier oder acht Kerne im Inneren, um Parallelverarbeitung durchführen zu können.
• GPU – ist die Abkürzung für Graphical Processing Unit und wird auch als Videochip bezeichnet. Die GPU ist für die 3D-Spiele verantwortlich, die Sie auf Ihrem Smartphone spielen können, und auch für die sauberen visuellen Übergänge, die Sie in der Benutzeroberfläche jedes Geräts mit einem SoC sehen.
• RAM - Speicher – alle Computergeräte benötigen Speicher, um zu funktionieren. Um Apps und Software ausführen zu können, müssen Daten verwendet werden, und um dies tun zu können, muss ein System on a Chip über RAM-Speicher verfügen.
• ROM-Speicher – so wie ein Gerät RAM-Speicher benötigt , um Apps und andere Software ausführen zu können, muss es auch ROM-Speicher haben , um Software wie die Firmware oder das Betriebssystem, das darauf ausgeführt wird, speichern zu können.
• Modem - kein Smartphone wäre ein Telefon, wenn es sich nicht mit Funknetzen verbinden könnte. Und damit beziehen wir uns sowohl auf drahtlose Netzwerke als auch auf 3G- oder 4G-Mobilfunknetze. Modems kümmern sich um Netzwerk- oder Mobilfunkverbindungen.

Hier ist eine Illustration, welche Komponenten das System on a Chip namens Snapdragon 410 von Qualcomm umfasst:

SoC, System auf einem Chip

Neben einem Prozessor und Speicher können andere SoCs , wie sie auf drahtlosen Routern und anderen ähnlichen Netzwerkgeräten zu finden sind, auch PCIe-Schnittstellen enthalten, die zum Anschließen der Funktransceiver, SATA- und/oder USB-Schnittstellen zum Anschließen an Speichergeräte entwickelt wurden. In der Abbildung unten sehen Sie, was sich in einem BCM5862X-SoC von Broadcom befindet. Und wenn Sie mehr über Router Systems on Chips erfahren möchten , finden Sie hier weiterführende Lektüre zum Thema: Router SoC 101 .

SoC, System auf einem Chip

Quelle: Toms Hardware

Die Liste der Komponenten, die wir in den obigen Abschnitten aufgelistet haben, zeigt nur einige Kernelemente, die man unbedingt haben muss, eines System-on-a-Chip . Systems on Chips können jedoch auch andere Teile haben. Beispielsweise verfügen viele über Komponenten, die für die Zusammenarbeit mit Ortungsdiensten, Sensoren, Sicherheitsfunktionen oder Schnittstellen ausgelegt sind, die mit besseren Kameras oder größeren Bildschirmen arbeiten können. Die Liste geht weiter.

Welches sind die größten Hersteller mobiler SoCs und welches ist heute das beste SoC?

Die größten SoC- Hersteller sind heute Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei , NVIDIA und Broadcom . Qualcomm, NVIDIA und MediaTek produzieren und verkaufen hauptsächlich mobile SoCs an andere Hardwareunternehmen, die sie in den von ihnen hergestellten Geräten verwenden. Broadcom stellt SoCs her, die hauptsächlich in Routern und Netzwerkgeräten verwendet werden, und Samsung und Huawei stellen nicht nur SoCs her , sondern sie sind auch zwei der größten Smartphone-Unternehmen der Welt.

Zu sagen, welches das beste System-on-a-Chip ist, ist unmöglich. Die Branche wächst und entwickelt sich so schnell, dass zu dem Zeitpunkt, an dem Sie vergleichen und entscheiden könnten, welches das beste SoC ist, wahrscheinlich ein neues auf dem Weg ist, um zukünftige Geräte mit Strom zu versorgen.

Denken Sie jedoch daran, dass der beste SoC für Sie möglicherweise nicht der mit dem besten Prozessor oder den schnellsten drahtlosen Übertragungen ist. Das System on a Chip für Sie ist dasjenige, das Ihr nächstes Smartphone oder Gerät gut funktionieren lässt, alle Grundlagen bietet, die Sie benötigen, und alle gewünschten „Peripheriegeräte“ enthält (4G LTE-Unterstützung, WLAN mit Unterstützung für den 802.11ac-Standard , USB-Konnektivität usw.).

Hier ist ein interessantes Video, das Ihnen zeigt, wie Smartphone-Hersteller das richtige System on a Chip für jedes ihrer Smartphones auswählen:

Welche Vor- und Nachteile hat ein SoC?

Sie fragen sich vielleicht immer noch: Warum sollte jemand ein System auf einem Chip entwerfen, herstellen und verkaufen wollen ? Dafür gibt es einige Gründe:

• Ein SoC ist normalerweise winzig und nimmt nicht viel Platz in einem elektronischen Gerät ein, was es zu einer perfekten Lösung für kleine Geräte wie beispielsweise Smartphones, Tablets oder Wearables macht. Und nur diese drei Beispiele reichen aus, um die Welt mit Hunderten von Milliarden Dollar zu füllen.
• Wenn Sie ein Gerät entwerfen müssen, das groß genug ist, um bestenfalls in Ihre Handfläche zu passen, ist Integration eine Sache, die Sie wollen. Das bedeutet, dass Sie einen Prozessor, einen Grafikchip, ein Modem und viele andere Komponenten auf demselben Quadratzoll unterbringen können.
• Da ein SoC klein ist und viele verschiedene Teile auf einem einzigen Chip integriert, bedeutet dies, dass sein Hersteller keine Zeit, kein Geld und keine Ressourcen für die Verkabelung wichtiger physischer Teile und die Erstellung langer Schaltkreise aufwenden muss, was wiederum eine geringere Fertigung bedeutet Kosten .
• Systeme auf einem Chip sind viel energieeffizienter als ein System mit dedizierten, separaten Komponenten wie beispielsweise ein Desktop-PC oder ein Laptop. Ein SoC kann längere Zeit mit Batterien betrieben werden, was es zur richtigen Wahl für jedes mobile Gerät macht.

Andererseits haben Systems on Chips den großen Nachteil, dass sie überhaupt nicht anpassungsfähig sind. SoCs sind naturgemäß so eng integriert und so klein, dass sie sich nicht anpassen bzw. nicht aufrüsten lassen. Ein System-on-a-Chip stirbt normalerweise so, wie es geboren wurde: Während seiner Lebensdauer ändert sich nichts. Und das ist auch ein Grund dafür, warum Sie nicht nur diesen Teil reparieren oder austauschen können, wenn etwas in einem SoC kaputt geht – Sie müssen das gesamte SoC ersetzen .

Stimmen Sie zu, dass Systems on Chips die Zukunft der Elektronik sind?

Bei traditionellen Ansätzen für Elektronik und insbesondere Computergeräte ging es darum, Systeme zu erstellen, die auf separaten, unabhängigen Teilen laufen. Solche Beispiele sind zum Beispiel Computer und Laptops. Die permanente Miniaturisierung aller Dinge um uns herum führt jedoch dazu, dass sie immer mehr auf kleinere, bessere und energieeffizientere Systeme auf Chips setzen . Smartphones, Tablets, Wearables und sogar die IoT-Geräte (Internet of Things) beweisen, dass Systems on Chips ein wichtiger Bestandteil der Zukunft der gesamten Elektronik sind. Aber bedeutet das, dass sie die Welt übernehmen werden? Was, wenn sie so klein werden, dass sie Nanoroboter zu einer alltäglichen Sache machen? Wir möchten von Ihnen hören, also zögern Sie nicht, Ihre Meinung in den Kommentaren unten mitzuteilen.