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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CPU、GPU、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GPU、5G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GPU。CPU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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