集成电路的发展已有40年的历史，一直遵循摩尔所指示的规律推进，现已进入深亚微米阶段。相较于独立器件，SoC在性能、成本、功耗、可靠性以及生命周期与适用范围各方面都有明显的优势。
SoC (System - on - Chip)设计技术始于20世纪90年代中期，随着半导体工艺技术的发展，IC设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上， SoC正是在集成电路( IC)向集成系统( IS)转变的大方向下产生的。1994年Motorola发布的FlexCore系统(用来制作基于68000和PowerPC的定制微处理器)和1995年LSILogic公司为Sony公司设计的SoC，可能是基于IP( IntellectualProperty)核完成SoC设计的最早报导。由于SoC可以充分利用已有的设计积累，显著地提高了ASIC的设计能力，因此发展非常迅速，引起了工业界和学术界的关注。
01、Soc芯片定义
SoC芯片（System on Chip）又称系统级芯片、片上系统，简单的理解就是把CPU、GPU、存储、显示、音频、视频、镜头、通讯、电源等各种功能，全集成于一块芯片上，形成可操作性的处理器，提供足够算力，实现各种智能化。
SOC强调的是一个整体，麻雀虽小五脏俱全。通常，SoC芯片中包含一个或多个处理器、存储器、模拟电路模块、数模混合信号模块以及片上可编程逻辑。SoC芯片可以有效降低电子元器件的耗电量、体积，提高增加系统的功能，也提高了系统的运行速度，并降低了总的系统成本。
02、Soc芯片的模块单元
中央处理器（CPU）-- SoC的“大脑”。运行Android 或者IOS和大多数应用程序的大部分代码。采用RISC（简单指令集）的架构有ARM、RISC-V、MIPS、ALPHA、Power PC、SPARC、PARISC；采用CISC（复杂指令集）的架构以X86为主。
图形处理单元（GPU）-- 又称显示核心、视觉处理器、显示芯片、显卡，是一种专门处理图像和图形相关运算工作的微处理器。
图像处理单元（ISP）--将手机摄像头中的数据转换为图像和视频文件，对图像用AI算法进行进阶处理。
数字信号处理器（DSP）-- 处理比CPU更复杂的数学功能。包括解压缩音乐文件和分析陀螺仪传感器数据。
基带处理单元BBU—用于网络覆盖、信号调制。
存储器（ROM/RAM）-- 用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。存储器可分为主存储器(简称主存或内存)和辅助存储器(简称辅存或外存)两大类。和CPU直接交换信息的是主存。
神经处理单元（NPU）-- 用于高端智能手机，以加速机器学习（AI）任务。这些包括语音识别和相机处理。
除了以上几个主要单元，还有ADC / DAC，Modem，蓝牙，5G，WI-FI等模块。部分SoC 上还集成了电源管理模块、各种外部设备的控制模块。
03、Soc的优缺点
优点：
1. 芯片尺寸小。受益于MOS技术，SoC芯片可实现功能增加的同时，芯片尺寸大大减小。
2. 低功耗。SoC的低功耗性能，可提高电子设备（如手机）的整体使用时间。
3. 可再编程。开发人员可对SoC芯片再编程，重复使用IP。
4. 可靠性强。SoC芯片提高电路安全性并降低设计复杂性。
5. 成本效益高。SoC相比其他电子器件，具有更少的物理组件和可再次设计。
6. 更快的运行速度。
缺点：
1. 生产周期长。SoC芯片从设计到制造出货整个过程在6个月到1年左右。
2. 设计验证时间长。SoC芯片的设计验证环节约占总周期的70%。
3. IP核的授权和兼容情况大大影响产品上市时间。
4. 制造成本指数型增长。
5. 对于小批量的产品，SoC不是最好的选择。
总而言之，任何SoC的设计都是性能、功耗、稳定性、工艺难度几方面的平衡，集成度越高，封装、调试难度就越大。
结语
SoC凭借着在性能、成本、功耗、可靠性，以及生命周期与适用范围各方面都有明显的优势，成为集成电路设计发展的必然趋势。目前在性能和功耗敏感的终端芯片领域，SoC已占据主导地位，而且其应用正在扩展到更广的领域。国内SoC芯片的发展之路，任重而道远！
本文来源：（九脉新视界整理）
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