片上系统SoC：小身材，大功能（内附设计框架图！）
soc可以说是现今工艺最复杂、生产最高端芯片的技术方案。
soc
小身材 大功能
soc即system 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。
智能手机、电脑最核心最关键的一颗芯片就是soc芯片。
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soc的ip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：x2≈x1>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cpu和gpu性能一般都是对应的。
soc
分类与设计
手机的soc可以说是属于高端的soc；相对的，也有低端的soc、中低端的soc。低端的soc可以简单理解为mcu内核加上特定的功能外设，多使用的mcu内核有8051内核及 cortex-m4 内核，例如，ti设计生产的蓝牙soc——cc2541（亿佰特具有对应产品：e104-bt01）使用的8051内核，同样也是ti生产设计的蓝牙soc——cc2640（亿佰特也有对应产品：e72-2g4m05s1b）使用的cortex-m3内核。下图为cc2541的简化结构框图：从中可以看出，该soc包含了51内核、内存管理、其他外设等，而其特定的功能便为蓝牙射频功能。可以说，不同的soc适用于不同的领域。
soc设计流程（1）
soc的设计需要软硬件的同步设计。根据设计需求，进行仿真和建模，根据功能划分软件和硬件部分，在软件和硬件协同完成，经过测试，投产，便得到了所使用的soc。下图为soc设计流程：
soc设计流程（2）
高级别的soc芯片，比如华为海思的麒麟990——现今市面上最先进的手机处理器芯片，集成了8核cpu、16核gpu和3核npu构成的神经网络人工智能模块、高速闪存控制模块、图像处理模块、音频和视频处理模块等等。与麒麟980相比，还增加了5g模块。这种高级别的soc需要十分复杂的设计和加工，高端soc芯片的cpu、gpu、npu这些模块都得使用最先进的工艺技术，成本高、工艺复杂、成品率低。如麒麟990采用台积电7纳米加工工艺，7纳米节点大概需要4000多道工序，其中仅光刻掩膜成本就得花费上千万美元，而整体的芯片设计成本高达上亿美元。因此，整颗芯片的造价才会如此昂贵。
sip
先进封装技术
除了soc，有时也还会听说sip（system in a package），即系统级封装。比较粗略地来看，soc与sip都是把逻辑组件和内存组件等整合到一个系统中，但两者的区别在于，soc是从设计的初始，它就是一个集合的单独的芯片；而sip是以封装的技术，将所需的功能模块（模块也可单独使用或者挂载外部使用）封装在一起从而实现一个基本完整的功能。以亿佰特产品e78-900m系列采用的asr6505和e76系列采用的efr32fg1p131为例。asr6505是一颗sip封装，集成stm 8位核心（stm8l152）和lora（sx1262）无线电收发器的通用的lora无线通信芯片组，也属于mcu一类。下图为asr6505的模块框图，asr6505引出来的引脚既有stm8的、也有sx1262的引脚，其中sx1262与mcu通信相关的spi引脚、dio引脚、busy引脚已经在芯片内部连接在了一起。外部引出了晶振、uart、i2c等引脚用于芯片其他功能的扩展和开发。对此芯片进行开发时我们完全可以按照stm 8的开发方式进行。
asr6505 和 asr lora通信模块的框图
对于e76系列采用的efr32，就属于soc了。如下图，可以看出，efr32芯片内部系统包含了cpu（使用arm的cortex-m4内核）和存储部分，时钟管理，电源管理，无线电（包含了蓝牙4.2，sub-g等），通信串行总线，i/o，定时器，模拟接口和安全功能等。这些功能集合在单一的芯片上，完成了一个电子系统的功能。sip和soc皆有各自的优势和特点，对于soc，受限于技术障碍，设计周期等，sip的发展在业界中愈被重视。
efr32系统框图
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。
电子粉质仪的主要作用是什么，它的操作方法介绍
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Xilinx PCIe XDMA使用指南
自研芯片能给格力带来什么？
我国物联网发展面临五大瓶颈
预计2022年,电动汽车制造商特斯拉的交付量将超100万辆
G-MRCO-001磁传感器检测好坏的方法
VR安全体验馆的功能都有哪些
一种兼容PCI和PCI-X总线协议的路由方式
元器件的完整型号说明和各国命名方法
soc
小身材 大功能
soc即system 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。
智能手机、电脑最核心最关键的一颗芯片就是soc芯片。
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soc的ip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：x2≈x1>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cpu和gpu性能一般都是对应的。
soc
分类与设计
手机的soc可以说是属于高端的soc；相对的，也有低端的soc、中低端的soc。低端的soc可以简单理解为mcu内核加上特定的功能外设，多使用的mcu内核有8051内核及 cortex-m4 内核，例如，ti设计生产的蓝牙soc——cc2541（亿佰特具有对应产品：e104-bt01）使用的8051内核，同样也是ti生产设计的蓝牙soc——cc2640（亿佰特也有对应产品：e72-2g4m05s1b）使用的cortex-m3内核。下图为cc2541的简化结构框图：从中可以看出，该soc包含了51内核、内存管理、其他外设等，而其特定的功能便为蓝牙射频功能。可以说，不同的soc适用于不同的领域。
soc设计流程（1）
soc的设计需要软硬件的同步设计。根据设计需求，进行仿真和建模，根据功能划分软件和硬件部分，在软件和硬件协同完成，经过测试，投产，便得到了所使用的soc。下图为soc设计流程：
soc设计流程（2）
高级别的soc芯片，比如华为海思的麒麟990——现今市面上最先进的手机处理器芯片，集成了8核cpu、16核gpu和3核npu构成的神经网络人工智能模块、高速闪存控制模块、图像处理模块、音频和视频处理模块等等。与麒麟980相比，还增加了5g模块。这种高级别的soc需要十分复杂的设计和加工，高端soc芯片的cpu、gpu、npu这些模块都得使用最先进的工艺技术，成本高、工艺复杂、成品率低。如麒麟990采用台积电7纳米加工工艺，7纳米节点大概需要4000多道工序，其中仅光刻掩膜成本就得花费上千万美元，而整体的芯片设计成本高达上亿美元。因此，整颗芯片的造价才会如此昂贵。
sip
先进封装技术
除了soc，有时也还会听说sip（system in a package），即系统级封装。比较粗略地来看，soc与sip都是把逻辑组件和内存组件等整合到一个系统中，但两者的区别在于，soc是从设计的初始，它就是一个集合的单独的芯片；而sip是以封装的技术，将所需的功能模块（模块也可单独使用或者挂载外部使用）封装在一起从而实现一个基本完整的功能。以亿佰特产品e78-900m系列采用的asr6505和e76系列采用的efr32fg1p131为例。asr6505是一颗sip封装，集成stm 8位核心（stm8l152）和lora（sx1262）无线电收发器的通用的lora无线通信芯片组，也属于mcu一类。下图为asr6505的模块框图，asr6505引出来的引脚既有stm8的、也有sx1262的引脚，其中sx1262与mcu通信相关的spi引脚、dio引脚、busy引脚已经在芯片内部连接在了一起。外部引出了晶振、uart、i2c等引脚用于芯片其他功能的扩展和开发。对此芯片进行开发时我们完全可以按照stm 8的开发方式进行。
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对于e76系列采用的efr32，就属于soc了。如下图，可以看出，efr32芯片内部系统包含了cpu（使用arm的cortex-m4内核）和存储部分，时钟管理，电源管理，无线电（包含了蓝牙4.2，sub-g等），通信串行总线，i/o，定时器，模拟接口和安全功能等。这些功能集合在单一的芯片上，完成了一个电子系统的功能。sip和soc皆有各自的优势和特点，对于soc，受限于技术障碍，设计周期等，sip的发展在业界中愈被重视。
efr32系统框图
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。
电子粉质仪的主要作用是什么，它的操作方法介绍
5G终端连接数超过1亿个？以华为为首的国产5G手机市场再起波澜
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温度测量处理变送器设计
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