一、什么是SoC
SoC,System on Chip,系统级芯片,是一个将计算处理器和其它电子系统集成到单一芯片的集成电路,比如有CPU、GPU、NPU、存储器、基带、ISP、DSP、WIFI、蓝牙等模块。
从狭义角度讲,SoC是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上。
从广义角度讲, SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。
学术界一般倾向将SoC定义为将微处理器、模拟IP (Intellectual Property)核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品。
SoC芯片从设计到制造出货整个过程在6个月到1年左右,制造成本指数型增长,需要足够大的量来拉低均摊成本。对于小批量的产品,SoC不是最好的选择。
将多功能集成的实现方式一般包括两种:SoC和SiP(系统级封装)。 从架构上来讲,SiP是将多种不同功能的单独的芯片,包括处理器、 存储器等,通过并排或叠加的封装方式集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。而SOC则是高度集成的一颗单独的芯片产品。
二、SoC的IP核是什么?
IP核,Intellectual Property Core,知识产权核,在集成电路设计行业中指已验证、可重复利用、具有某种确定功能的芯片设计模块。
SoC中的IP核种类繁多,例如 CPU IP核、GPU IP核、WiFi IP核等。
CPU:Central Processing Unit,中央处理单元,基于该CPU运行系统软件/应用软件,配合SoC芯片内部的其他硬件模块实现产品功能。
GPU:Graphics Processing Unit,图形处理单元,基于该GPU实现可运行于SoC芯片的各种游戏、各种图形UI界面的渲染和特效、高性能计算等。
NPU:Neural Processing Unit,神经网络处理器,专门用于加速人工智能应用的芯片,它可以在较短的时间内完成大量的计算任务,从而提高了人工智能应用的效率和速度。
DSP:Digital Signal Processor,数字信号处理器,用于运行运算量较大的算法软件或应用软件,比如视频编 解码、图形图像处理、视觉影像处理、语音处理等。
VPU:Video Processing Unit,视觉处理器,视频/图像编码、解码单元,用硬件加速引擎分别实现视频 /图像数据的编码、压缩和终端产品上各种格式视频的解码、 播放。
ISP:Image Signal Processor,图像信号处理器,主要负责图像信号处理,处理相机拍照和视频。ISP 的性能决定动态防抖和低功耗成像能力。
Modem:调制解调器,一个将数字信号调变到模拟信号上进行传输,并解调收到 的模拟信号以得到数字信号的电子设备。
总线:用于SoC芯片内部主设备和从设备之间的数据访问和互联互通,高性能的实现各种主设备同时访问多个从设备。
接口:实现SoC芯片和其他芯片或外设的连接,用于SoC芯片外接存储器、摄像头、各种显示屏(包括电视)、USB设 备等或用于实现各种高速数据传输。
存储控制器:主要负责管理连接到计算机系统的存储设备(如硬盘、固 态硬盘等),比如数据传输,错误检测和校验,I/O调度, 缓存管理等。
Display Engine:显示渲染引擎,主要负责与触摸屏的显示器进行通信。
加密管理:共钥私钥技术通过将敏感的用户数据隔离在一个专用子系统中来保护这些数据。
三、SoC的主要应用场景
1,移动设备:智能手机、平板等,SoC常见组件包括CPU、GPU、存储、无线通信等。
2,汽车系统:车载娱乐系统、高级辅助驾驶系统等,SoC常见组件包括图像处理、雷达传感器、GPS导航、多媒体回放。
3,工业自动化:实时操作系统、现场总线等,SoC常见组件:操作系统、通信接口、各类传感器等。
4,物联网IoT:智能音箱、智能门锁等,SoC常见组件:MCU、传感器。
5,可穿戴设备:智能手表、运动手环、智能眼镜等,SoC常见组件:处理器、传感器、无线模组。
6,医疗器械:起搏器、神经刺激器等,SoC常见组件:数据处理器、无线通信、传感器接口。
四、SoC 芯片市场格局
SoC市场主要由国际厂商主导。全球核心SoC厂商包括高通 (Qualcomm)、联发科(MediaTek)、三星(Samsung)、苹果(Apple)和博通(Broadcom)等, 主要下游应用领域包括消费电子、智能驾驶、医疗健康、AI计算、物联网、工业控制等。
五、国内主要的SoC 厂商
1,地平线
2,黑芝麻智能
3,瑞芯微
4,全志科技
5,乐鑫科技
6,星宸科技
7,矩芯科技
8,中科蓝汛
9,恒玄科技
10,泰凌微
11,晶晨科技
12,华为海思
13,紫光展锐
14,华为昇腾
15,博通集成
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