Majoritatea celor care se pricep la tehnologie au auzit de termenul SoC sau System on a Chip (Un sistem pe un cip). Nu era ceva deosebit acum două-trei decenii, sau, cel puțin, nu era la fel de răspândit ca în în ziua de azi. Însă, în prezent, System on a Chip reprezintă o abordare pentru a face dispozitivele electronice mai mici, mai puternice și mai eficiente energetic ca oricând. Totul sună frumos și ușor dar știi ce este un SoC? Ce înseamnă SoC sau System on a Chip cu adevărat? De ce este valoros pentru smartphone-uri, tablete, routere wireless, dispozitive purtabile (wearables) și alte dispozitive mobile? Dacă vrei să afli mai multe despre ce înseamnă SoC, ce face și de ce este atât de important, citește acest articol și vei găsi câteva răspunsuri:

Ce este un SoC (System on a Chip)?

Un SoC (System on a Chip) este un circuit integrat, care înglobează componentele necesare unui calculator sau unui sistem electronic într-un singur cip. SoC este termenul prescurtat pentru System on a Chip (Un sistem pe un cip). Prima parte a termenului - System (Sistem) - arată că este vorba despre un ansamblu electronic complex, iar cea de-a doua parte - Chip (Cip) - îți spune că toate componentele acelui sistem sunt înghesuite într-un singur circuit integrat.

Sistemul SoC Snapdragon X Elite

Sursa imaginii: Qualcomm

Pentru a înțelege mai bine un System on a Chip, imaginează-ți-l ca pe un calculator complet care a fost miniaturizat și comprimat astfel încât să încapă într-un singur cip. Un SoC este ca un sistem în miniatură, care include un procesor (CPU), o placă grafică (GPU), o unitate de procesare neuronală (NPU) pentru sarcini de inteligență artificială (AI) și un cip Wi-Fi/Bluetooth.

La ce sunt folosite SoC-urile de obicei?

SoC-urile sunt folosite pe scară largă în multe industrii și pentru tot felul de scopuri precum producerea de smartphone-uri, tablete, dispozitive purtabile (wearables), camere digitale, routere wireless și așa mai departe. Însă cea mai frecventă utilizare a acestora în prezent este reprezentată de smartphone-uri. Dacă te întrebi de ce, ține cont că atât smartphone-urile cât și tabletele sunt dispozitive mici, care au nevoie de multă putere de procesare pentru a funcționa și, în plus, toate trebuie să îndeplinească cerințele utilizatorilor, care cresc pe zi ce trece. Iată cum arăta un System on a Chip Snapdragon 820 de la Qualcomm în vechile smartphone-uri Samsung Galaxy S7 și S7 Edge:

Cum arată un System on a Chip în viața reală

Sursa imaginii: Qualcomm

Telefoanele moderne sunt și mai complexe și au SoC-uri și mai miniaturizate. De exemplu, oamenii vor să-și poată folosi smartphone-urile pentru a naviga pe internet, a asculta muzică, a viziona videoclipuri, a utiliza navigația GPS, a face fotografii și a filma videoclipuri, a juca jocuri, a fi mereu conectați la rețelele sociale și așa mai departe. Aceste lucruri necesită un procesor bun, cu nuclee rapide și, mai nou, o NPU pentru sarcini de inteligență artificială. Asta nu este tot; ele au nevoie, de asemenea, de un cip grafic bun, de un cip Wi-Fi și Bluetooth rapid, de compatibilitate pentru conectarea la rețelele 5G, de un cip GPS etc.

Un SoC include, de obicei, un procesor, un GPU, o NPU și multe alte componente

Sursa imaginii: Qualcomm

În plus, totul trebuie să se întâmple cu un consum de energie cât mai mic posibil. La urma urmei, nimeni nu vrea ca dispozitivele sale să se oprească după doar câteva ore de funcționare. Răspunsul la aceste probleme este miniaturizarea tuturor lucrurilor care pot fi miniaturizate și înghesuirea a cât mai multe componente posibil pe o suprafață din ce în ce mai mică. Consecința este o putere de procesare mai mare și un consum de energie mai mic. Adică exact ce oferă un SoC (System on a Chip).

Care sunt componentele pe care trebuie să le includă un SoC?

Un SoC poate să includă o varietate de elemente, în funcție de scopul său. Totuși, cum majoritatea SoC-urilor sunt folosite în smartphone-uri, iată o listă cu cele mai întâlnite componente din aceste dispozitive:

• CPU (Procesor): Procesorul sau unitatea centrală de procesare (CPU - Central Processing Unit) este nucleul tuturor lucrurilor dintr-un SoC. Este partea din SoC responsabilă pentru majoritatea calculelor și deciziilor. El primește informații de la alte componente hardware și software și oferă la schimb răspunsuri corespunzătoare. Fără un procesor, nu ar exista un SoC. Majoritatea procesoarelor din prezent au în interior opt sau mai multe nuclee, pentru a putea să proceseze date în paralel.
• NPU: Unitatea de procesare neuronală (NPU - Neural Processing Unit) este un accelerator specializat pentru sarcinile de inteligență artificială (AI). Spre deosebire de procesoare și de GPU, NPU-urile sunt optimizate pentru algoritmi de deep learning, ceea ce le face indispensabile pentru a rula eficient sarcini precum procesarea limbajului natural sau analiza imaginilor.
• GPU (Cip grafic): Este prescurtarea de la Graphical Processing Unit (Unitate de procesare grafică) și este cunoscut și sub numele de cip video. GPU-ul este responsabil pentru jocurile 3D pe care le poți juca pe smartphone și este responsabil și pentru tranzițiile vizuale elegante, pe care le vezi în interfața de utilizare de pe orice dispozitiv cu un SoC.
• Memoria RAM: Toate dispozitivele de calcul au nevoie de memorie pentru a funcționa. Ca să poată rula aplicații și software, dispozitivele trebuie să utilizeze informații și, pentru asta, SoC-urile au nevoie de memorie RAM.
• Memorie ROM: La fel cum un dispozitiv are nevoie de memorie RAM pentru a rula aplicații și alte programe, acesta are nevoie și de spațiu de stocare pentru programe, precum un firmware sau sistemul de operare.
• Modem/Wi-Fi/Bluetooth: Un smartphone nu ar fi inteligent (smart) sau un telefon (phone) dacă nu s-ar putea conecta wireless la dispozitive și rețele radio. Și prin asta mă refer atât la rețelele mobile 5G și 4G, cât și la rețelele Wi-Fi și la conexiunile Bluetooth. Modemurile/cipurile Wi-Fi se ocupă de conexiunile celulare și la rețele.

Iată o ilustrație a câtorva dintre componentele incluse în SoC-ul Snapdragon 8s Gen 3 de la Qualcomm:

SoC-urile includ multe componente diferite

Sursa imaginii: Qualcomm

Pe lângă un procesor și memorie, alte SoC-uri, precum cele de pe routerele wireless și alte dispozitive de rețelistică similare, pot include și interfețe PCIe, create pentru conectarea de transceivere radio, interfețe SATA și/sau USB la dispozitivele de stocare.

Lista de componente inclusă în paragrafele de mai sus prezintă doar câteva elemente esențiale, care trebuie să existe într-un SoC. Însă SoC-urile pot avea și alte componente. De exemplu, multe au componente create să lucreze cu serviciile de locație, cu senzori, cu securitate sau cu interfețe capabile să gestioneze camere mai bune sau ecrane mai mari. Lista poate continua.

Care sunt cei mai mari producători de SoC-uri?

Cei mai mari producători de SoC-uri din prezent sunt Qualcomm, Samsung, MediaTek, HUAWEI, NVIDIA și Broadcom:

• Qualcomm, NVIDIA și MediaTek produc și vând în principal SoC-uri altor companii de hardware, care le folosesc în dispozitivele lor.
• Broadcom produce SoC-uri folosite în principal în routere și dispozitive de rețelistică.
• Samsung și HUAWEI nu fac doar SoC-uri ci sunt și doi dintre cei mai mari producători de smartphone-uri din lume.

Care este cel mai bun SoC?

Este greu de spus care este cel mai bun System on a Chip. Industria crește și evoluează atât de rapid încât, până ai timp să compari și să te decizi care este cel mai bun SoC, un altul nou probabil că deja este pe drum spre viitoarele dispozitive.

Cu toate acestea, Snapdragon Elite X ar putea fi cel care merită acest titlu în acest moment. Acum, când actualizez acest articol pentru anul 2024, acest SoC face furori pentru integrarea sa în PC-urile cu Windows 11 Copilot+ și promite funcții de inteligență artificială de top, precum și o autonomie extinsă a bateriei.

Cel mai bun SoC din prezent ar putea fi Snapdragon X Elite, folosit de PC-urile Copilot+.

Sursa imaginii: Microsoft

Totuși, cel mai bun SoC pentru tine s-ar putea să nu aibă cel mai bun procesor sau cele mai rapide transferuri wireless. SoC-ul pentru tine este cel care poate face ca următorul tău smartphone sau dispozitiv să funcționeze bine, să ofere toate elementele de bază de care ai nevoie și să includă toate „perifericele” pe care le vrei (compatibilitate 5G, Wi-Fi 6 sau Wi-Fi 7, Bluetooth LE etc.).

System on a Chip - avantaje

Poate că încă te întrebi de ce ar vrea cineva să conceapă, să producă și să vândă un System on a Chip? Există destul de multe motive pentru asta:

• Un SoC este de obicei minuscul și nu ocupă mult spațiu într-un dispozitiv electronic, ceea ce-l face soluția perfectă pentru dispozitive mici, precum smartphone-uri, ultrabookuri, tablete sau wearables. Și numai aceste exemple valorează sute de miliarde de dolari.
• Atunci când trebuie să proiectezi un dispozitiv cel mult atât de mare încât să încapă în palmă, integrarea este un lucru pe care îl vrei. Aceasta înseamnă că poți pune un procesor, un cip grafic, un modem și multe alte componente pe o suprafață cât un inch pătrat.
• Deoarece un System on a Chip este mic și integrează multe componente diferite în același cip, producătorul său nu trebuie să consume timp, bani și resurse pe conectarea părților esențiale și nici nu trebuie să creeze circuite lungi, iar aceste detalii înseamnă costuri de producție reduse.
• SoC-urile sunt mult mai eficiente energetic decât un sistem cu componente dedicate, separate, precum este un PC desktop clasic sau un laptop. Un SoC poate să ruleze pe baterii pentru perioade mai lungi,ceea ce îl face o alegere bună pentru orice dispozitiv mobil.

Dezavantajele SoC-urilor

Pe de altă parte însă, SoC-urile au dezavantajul de a nu fi adaptabile. Prin natura lor, SoC-urile sunt atât de strâns integrate și atât de mici încât nu se pot adapta sau, cu alte cuvinte, nu le poți face upgrade.

Un SoC va muri de obicei la fel cum s-a născut: nimic nu se schimbă la el cât timp funcționează. Și tot acesta este motivul pentru care dacă ceva se strică într-un SoC, nu poți repara sau schimba doar acea componentă - trebuie să înlocuiești tot SoC-ul.

Ești de acord că SoC-urile reprezintă viitorul electronicelor?

Abordările tradiționale în privința electronicelor și în principal a dispozitivelor de calcul constau în crearea unor sisteme care să ruleze pe componente separate, independente. Însă continua miniaturizare a tuturor lucrurilor din jurul nostru înseamnă că acestea se bazează din ce în ce mai mult pe SoC-uri mai mici, mai bune și mai eficiente energetic. Smartphone-urile, tabletele, dispozitivele wearable și IoT (Internet of Things) și chiar și laptopurile dovedesc că SoC-urile sunt o parte importantă a viitorului electronicelor. Dar înseamnă asta că ele vor cuceri lumea? Ce se întâmplă dacă devin atât de mici încât nanoroboții vor fi ceva normal? Vreau să aflu ce părere ai, așa că nu ezita să-mi spui opiniile tale în comentariile de mai jos.