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片上系统SoC芯片作用和国产SoC芯片发展现状

SoC可以说现今工艺最复杂、生产最高端芯片的技术方案。

SoC芯片:小身材,大功能

SoCSystem on Chip,中文名为片上系统,也指系统级芯片,是一个有专用目标的集成电路产品,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种无线技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。

片上系统SoC芯片无线模块

智能手机、电脑最核心最关键的一颗芯片就是SoC芯片。

片上系统SoC芯片结构

智能手机可能是生活中最多使用且具有SoC的电子产品。手机的大脑,所说的处理器就属于SoC,目前主流的手机SoC有骁龙8Gen1、麒麟9000、天玑9000等。这些SoC都集成了CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、NPU(嵌入式神经网络)、ISP(图像处理),以及通信基带和存储等等将众多的功能单元集成在一个芯片上组合成为一个系统。

简单说来,SoC就是集CPUGPU、存储、显示等功能于一体的芯片。麻雀虽小,五脏俱全。

综上可以看出,SoC的集成度极其高,这减少了外围模和电路的使用,这对缩短开发周期和减少开发成本是非常有益的。目前的电脑CPU也有朝SoC发展的趋势,部分型号的CPU将内存、Wi-Fi等集成至CPU中,使得有更小体积的电脑出现。

以麒麟9000为例,集成Cortex内核、Mali系列GPU5G基带等功能,而在很多厂商设计手机SoC身上,我们都可以看到Cortex内核的身影,这体现了SoCIP核可以重用的特点;而且,其使用的Cortex内核中,使用了四个Cortex-A77和四个Cortex-A75,这也很符合SoC可以具有多个IP核心的特征。

另外,对SoC性能影响最大的:CPU单核、CPU多核和GPUCPU多核性能关键看架构:X2X1>A78>A77>A76>>A75>A73>>>A55/A53(构架相同时,频率越高越强;其他相同时,四大核比自然双大核强)。同级产品的CPUGPU性能一般都是对应的。

国产SoC发展现状

高端的SoC芯片目前具备研发实力的是苹果、三星和华为。华为海思的麒麟系列SoC是华为自主设计研发,其对标苹果A系列、高通骁龙,以及三星的猎户座处理器。但因受制裁影响,台积电不再为华为代工。

华为海思倒下后,紫光展锐被认为是国内SoC领头羊,成为“后海思时代”最被看好的国产芯片厂商之一。紫光展锐已在物联网领域开拓出自己的道路。据Counterpoint最新研究报告显示,紫光展锐在2021年第三季度全球蜂窝物联网芯片市场占据26.8%的市场份额排名第二,并在LTE Cat.1芯片细分赛道上超越了高通成为全球第一。

此外,消费级SoC中瑞芯微、晶晨股份、富瀚微、乐鑫科技等也值得看好。瑞芯微是国内音视频主控SoC的先锋,晶晨股份是国内多媒体终端SoC龙头,是国内极少数的电视芯片供应商,乐鑫科技其Wi-Fi MCU SoC通信芯片及其模块在全球市场份额中排名第一,富瀚微ISP芯片的ASP是该领域龙头。

目前国内SoC芯片产品覆盖还算广泛,但底层架构依然依赖于国际的ARM以及X86架构。受制裁影响,国产SoC芯片发展之路任重而道远。

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