手机SoC发展历程及现状
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手机CPU处理器架构进化历程随着智能手机越来越普及,消费者在选购手机的时候也越来越理性化,除了关心价格和外观之外,手机的性能也成为了人们最关心的因素,大家都知道,处理器是影响手机性能的最关键的因素,像德州仪器、高通、英伟达以及三星等主流的处理器厂商,大家都已经耳熟能详。
但是很多人并不知道,其实它们采用的都是同一个架构——ARM架构,实际上,处理器采用的架构才是影响处理器性能的关键因素。
今天,笔者就和大家一起,聊一聊ARM的那些事。
ARM架构简介ARM架构简介ARM(Advanced RISC Machine的缩写)架构,被称作进阶精简指令集机器,是一个32位精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。
由于低成本、高效能、低耗电的特性,ARM处理器非常适用于移动通讯领域。
为了大家更好的理解,我们不妨做个比喻,ARM架构就像是一座建筑的结构设计部分,而处理器就相当于一个完整的建筑,只有有了稳定的结构作为基础,才能建造出各式各样的房子。
换句话说,ARM架构只相当于一座建筑的框架,至于最后建造出来的房子长什么样,舒适度如何,就是由处理器厂商自己决定了。
不过有一点需要说明,假如结构的设计值是十层,容纳人数的上限是100人,那么最后建好的房子也不能超过这个上限。
这也就是说,采用相同架构的处理器,性能基本上已经锁定在一定的范围之内,不会有本质的区别。
所以,看处理器的性能要先看架构。
ARM架构ARM授权方式ARM公司是一家知识产权供应商,本身并不参与终端处理器芯片的制造和销售,而是通过向其它芯片厂商授权设计方案,来获取收益。
ARM提供了多样的授权方式,ARM公司可以向芯片厂商单纯的转让设计方案的使用及销售权,比如德州仪器,其旗下的OMAP处理器是在原始ARM架构的基础上设计的,这种方式费用一般比较低,所以,德州仪器的芯片售价也相对较低。
对于一些具备自有设计技术的客户,他们希望能对原始的ARM架构进行优化,以便更好的适应到自己研发的芯片,这样就会牵扯到授权架构修改的费用,而且这项费用也是相当昂贵的。
soc的限值-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述SOC(System on Chip)是一种集成了多个功能模块的芯片,其中包含了处理器、存储器、外设接口等多种功能单元。
SOC的出现使得系统设计变得更加简便和高效。
它的主要作用是根据特定的需求,将各种功能模块集成在一颗芯片上,实现多项任务的同时提高系统性能和节省空间。
本文将介绍SOC的定义、作用和发展历程,重点探讨SOC的限值及其重要性。
在现代科技迅速发展的背景下,SOC在各个领域得到了广泛应用,但是其限制也逐渐凸显出来。
本文将从不同角度分析这些限制,并提出相应的解决方案和建议。
SOC的限值主要表现在以下几个方面:首先,由于SOC的设计和制造复杂度较高,其成本较高;其次,SOC的功耗管理和散热问题成为一大挑战;此外,SOC的可扩展性和兼容性也存在一定的局限性。
这些限制对于SOC的进一步发展和应用带来了一定的困扰。
然而,了解并解决SOC的限值是至关重要的。
SOC在集成多种功能模块的同时,也为系统设计提供了更多的可能性。
通过对SOC限值的认识和应对,可以优化系统性能、降低成本、提高可靠性。
此外,有效地解决SOC的限制问题,还将为下一代SOC的发展和应用打下坚实的基础。
在接下来的章节中,我们将详细介绍SOC的定义和作用,追溯其发展历程,以及探讨SOC的限值及其重要性。
最后,我们将对SOC的限值进行总结,并提出一些建议和展望SOC限值的未来发展。
通过这篇文章,希望读者能够更好地理解与应对SOC的限值,为SOC的进一步发展贡献自己的思考和观点。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构展开对SOC的限值进行探讨:第一部分为引言部分,旨在提供本文的概述、文章结构和目的,以便读者了解本文的整体框架和内容安排。
第二部分为正文部分,将重点介绍SOC的定义和作用、SOC的发展历程以及SOC的限值及其重要性。
在这一部分,我们将详细探讨SOC在现代社会中的关键作用,从历史角度回顾SOC的发展过程,并着重讨论SOC的限值及其对社会运转的重要性。
2023年SoC芯片行业市场调查报告
据最新市场调查报告显示,SoC芯片行业市场增长迅速,预计在未来几年将继续保持良好的势头。
首先,SoC芯片行业的发展受益于移动设备的普及,如智能手机、平板电脑等。
这些设备对于高性能的SoC芯片有着强烈需求,以满足用户对于多任务处理和高清视频播放等功能的要求。
随着智能手机市场的快速发展,SoC芯片市场也得到了极大的推动。
其次,人工智能的兴起也是SoC芯片市场增长的主要驱动因素之一。
人工智能的应用越来越广泛,需要高性能的芯片来支持其复杂的计算和处理需求。
SoC芯片具有高度集成和低功耗的特点,非常适合用于人工智能设备。
随着人工智能技术的进一步发展,SoC芯片市场也将进一步扩大。
此外,物联网的快速发展也带动了SoC芯片市场的增长。
物联网连接了各种设备和传感器,并实现了数据的互联互通。
SoC芯片在物联网设备中起到了关键作用,能够实现设备之间的通信和数据处理。
随着物联网市场的不断扩大,SoC芯片市场也将迎来更大的机遇。
最后,5G技术的商用化也将推动SoC芯片市场的进一步发展。
5G技术具有更高的传输速度和更低的延迟,将极大地改变人们的生活和工作方式。
SoC芯片在5G设备中将扮演关键角色,能够支持快速数据传输和复杂的计算需求。
综上所述,SoC芯片行业市场具有广阔的发展前景。
移动设备的普及、人工智能的兴起、物联网的快速发展以及5G技术的商用化,都将促进SoC芯片市场的进一步扩大。
预计未来几年,SoC芯片市场将保持稳定增长,成为半导体行业的重要组成部分。
中美谈判的重启,将中国高科技企业推上了风口浪尖,针尖对麦芒的背后既是双方未来布局的碰撞,也是回首过去的一次总结教训。
从中兴到华为再到海康、大华,中国半导体产业,又到了一个关键时刻,承认现实国产芯片确实很弱小,但是未来回首往事时,就会发现今天所发生的一切,都将是磨刀石。
这是中国芯片最坏的时代,也是最好的时代。
不可思议的开端其实中国的半导体产业起步并不算晚。
在那个革命氛围依旧非常浓厚的年代,领导对电子工业非常重视。
1955年2月,也就是“一五”期间,北京大学就开设了中国最早的半导体课程,负责人是杨振宁的大学好友、享誉世界的顶尖物理学家黄昆,以及后来成为复旦大学校长的另一位顶尖物理学家谢希德 1957年,京东方的前身北京电子管厂拉出了中国第一根锗单晶,同年,王守武、王守觉这对兄弟科学家研制出了中国最早的半导体器件—锗合金晶体管。
考虑到当时新中国仅仅成立了8年,基础极为薄弱,所以这个成绩,已是相当不错。
那几年,中国的半导体每年都有不错的进展。
1965年9月,在上海冶金研究所和上海元件五厂共同努力下,抢在位于北京的半导体研究所之前,研制成功了中国第一块集成电路。
这个成绩比美国晚7年,和日本相当,比韩国早10年。
1966年,通富微电的前身南通晶体管厂成立;1968年,北京和上海分别组建了国营东光电工厂(878厂)、无线电十九厂,四机部还在重庆永川建立了1424所(中电科第24所);1969年,四机部又成立了华天科技的前身甘肃天水永红器材厂(749厂)以及甘肃天水天光集成电路厂(871厂)。
其实直到改革开放前几年,国产半导体的发展都是不错的。
改革开放后的当头一棒如今谈到改革开放,我们总是着眼于带来的成就,但是辩证的看待问题,改革开放也是有代价的,比如,一些自主科技的停滞。
第一是不断引进国外技术,第二是市场化改革。
或许是特殊年代形成的民族自卑感,上至中央下至百姓都觉得自己的产品不如国外的好。
各地政府和机构大肆引进国外的半导体设备和生产线。
关于手机SOC发热和功耗问题的分析作者:刘佩林来源:《电子技术与软件工程》2015年第18期随着移动互联网时代的到来,智能手机用户越来越多。
手机的功能也越来越强大,这与手机的心脏——SOC发展密切相关。
手机功能的越来越全面和性能的提升,随之而来的是手机发热导致用户使用的不舒适和电池的使用时间的缩短。
可以说,手机SOC直接影响着我们使用手机时的用户体验。
本文针对手机SOC的发热和功耗问题进行了初步探讨,分析了其问题产生的原因,进而对其提出了可行的对策。
【关键词】soc内核功耗发热1 手机SOC发展现状一个现代的手机SOC不仅包括CPU,还包含了GPU,基带,DSP,内存控制器等部件,手机SOC中的CPU从诺基亚时代的性能羸弱且单一的32bit、arm9内核到现在最新的64bit、cortex-A57内核与Silvermont内核群雄争霸的局面。
其综合性能已经超越了当年的主机ps3及其XBOX360;但是手机的散热性能决定了SOC的发热量不能过大,在当前电池技术没有突破性进展的情况下,功耗也不能过大。
当前手机SOC厂家在研发时,考虑的性能优先级占多,但是对于移动设备,SOC厂家应该考虑的是和手机厂家合作,在做到不影响用户体验的情况下追求性能提升。
2 手机SOC功耗大和发热大的主要原因任何电器工作就会产生功耗,由P=U*I可知:在我们当前的技术条件下,任何用电器只要接通电流就会产生热量,这是不可避免的。
要降低手机功耗的最基本原理就是降低SOC要维持运行频率所需要的电压和电流。
2.1 制造工艺因素制造工艺的发展限制。
现代集成电路的发展是以硅芯片为主的。
所谓的制造工艺,其实就是指的芯片的制程,现在主流的制程有22nm,28nm,32nm,最先进的有14nm,在当前条件下,制程越小,芯片集成度越高,发热也越小。
但是随着制程的减小,手机SOC的规模却在增大,相互抵消,所以这就是每当有新制程使用时我们实际使用的感觉却变化不大的原因。
芯片发展大事年表一、1958年:集成电路的诞生集成电路是芯片的前身,它是由杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯研发成功的。
这一技术的诞生,标志着芯片发展的起点。
二、1965年:摩尔定律的提出摩尔定律是由英特尔创始人戈登·摩尔提出的,它预测了芯片中晶体管数量的指数级增长。
这一定律成为了芯片发展的重要引擎。
三、1971年:微处理器的诞生微处理器是一种由集成电路构成的芯片,它具备了处理器的功能。
Intel公司推出的首款微处理器4004,开启了个人计算机时代。
四、1987年:CMOS技术的应用CMOS技术是一种低功耗的集成电路制造技术,它使得芯片在功耗和性能上取得了平衡。
CMOS技术的应用,为芯片的进一步发展提供了基础。
五、1990年:DRAM存储器的突破DRAM(动态随机存取存储器)是一种用于计算机存储的芯片,它具备了高密度和低成本的特点。
1990年,三星公司推出了第一款1M DRAM芯片,开创了DRAM存储器的新时代。
六、1997年:ASIC技术的应用ASIC(专用集成电路)是一种根据特定需求定制的芯片,它具备了高性能和低功耗的特点。
ASIC技术的应用,为电子产品的不断创新提供了支撑。
七、2000年:SOC技术的兴起SOC(片上系统)是一种将多个功能模块集成在一颗芯片上的技术,它大大简化了电子产品的设计和生产流程。
SOC技术的兴起,为信息产业的快速发展奠定了基础。
八、2003年:无线通信芯片的发展无线通信芯片是一种用于无线通信设备的芯片,它具备了高速传输和稳定连接的特点。
2003年,高通推出了首款3G无线通信芯片,推动了移动通信的普及和发展。
九、2010年:ARM架构的崛起ARM架构是一种低功耗的处理器架构,它被广泛应用于移动设备和嵌入式系统。
ARM架构的崛起,改变了传统的处理器格局,推动了智能手机等移动设备的快速发展。
十、2017年:人工智能芯片的崭露头角人工智能芯片是一种专门用于加速人工智能计算的芯片,它具备了高性能和低功耗的特点。
soc芯片SOC芯片的概述与应用SOC(System on Chip)芯片是一种集成了多个功能模块的芯片,可以实现多种功能和应用。
它将中央处理器(CPU)、内存、外围设备接口、控制逻辑、模拟/数字转换器(ADC/DAC)和其他一些数字电路功能集成在一块芯片上,从而实现了高度集成和简化系统设计的目标。
SOC芯片的出现极大地促进了电子设备的小型化、智能化和功能的增强。
SOC芯片具有以下几个显著的特点:1. 高度集成:SOC芯片通过将各种功能模块进行集成,可以在一个小型的芯片上实现多种功能,从而节省了系统设计的空间。
2. 低功耗:由于SOC芯片将原本需要多个芯片来实现的功能集成在一块芯片上,减少了功耗损耗,从而提高了设备的续航能力。
3.低成本:SOC芯片的集成度高,可以减少组件数量和底板面积,也就相应地降低了生产成本。
4.高性能:SOC芯片由于集成了多个功能模块,可以实现多种应用,提供更强大的数据处理能力和功能扩展。
SOC芯片在各个领域都有广泛的应用,下面将介绍几个典型的应用领域:1.智能手机:智能手机是SOC芯片应用最广泛的领域之一。
SOC芯片通过集成CPU、内存、图形处理器(GPU)、无线通信模块、摄像头接口等功能模块,实现了智能手机的各种功能,如通信、图像显示、游戏和多媒体等。
2.物联网设备:随着物联网的快速发展,越来越多的设备需要连接到互联网,进行数据交换和控制。
SOC芯片通过集成无线通信模块和传感器接口,可以实现物联网设备的数据采集、处理和通信功能,如智能家居、智能工厂、智能农业等。
3.智能电视:智能电视通过SOC芯片实现了各种功能,如高清视频播放、互联网接入、应用程序运行等。
SOC芯片的高度集成性和性能优势,使得智能电视可以成为多媒体娱乐中心,满足用户对高清影音和互联网服务的需求。
4.汽车电子:SOC芯片在汽车电子领域的应用也越来越广泛。
它可以用于汽车电控系统、车载娱乐系统、驾驶辅助系统等。
SOC技术报告:Step by Step思维引言在现代科技快速发展的时代,系统级芯片(System-on-a-Chip,简称SOC)成为了许多电子设备的核心。
SOC技术集成了多个功能模块,例如处理器、内存、通信接口等,使得电子设备的设计更加高效和灵活。
本文将介绍SOC技术的一些基本概念以及它的设计过程,帮助读者了解SOC技术的工作原理和应用范围。
SOC技术简介SOC是一种将集成电路设计集成到单个芯片上的技术。
它通过将多个功能模块集成到同一个芯片上,实现了电子系统的高度集成化。
SOC技术的应用非常广泛,包括智能手机、平板电脑、智能家居设备等。
SOC设计流程SOC的设计过程可以分为以下几个步骤:1. 确定需求和规格在开始SOC设计之前,需要确定系统的需求和规格。
这包括确定系统的功能、性能要求、功耗要求等。
根据需求和规格,确定系统需要集成的功能模块。
2. 功能模块设计在确定了系统需要集成的功能模块之后,需要对每个功能模块进行详细的设计。
这包括确定功能模块的接口、内部架构、算法等。
功能模块的设计需要考虑到系统的整体性能,并且要与其他功能模块进行兼容。
3. 总体集成在完成了功能模块的设计之后,需要将它们整合到一个SOC芯片上。
这包括设计SOC芯片的物理布局、引脚分配等。
总体集成是整个SOC设计过程中的关键步骤,它需要考虑到信号的传输、功耗的控制等问题。
4. 验证和测试在完成SOC的设计之后,需要对其进行验证和测试,以确保其满足设计要求。
验证和测试过程包括功能验证、性能验证等。
通过验证和测试,可以发现并修复SOC设计中存在的问题。
5. 制造和生产在完成了SOC的验证和测试之后,根据设计规格将其制造出来。
制造和生产过程一般由专业的芯片制造公司完成,他们会使用先进的制造工艺和设备。
SOC技术的优势和挑战SOC技术具有以下几个优势:•高度集成:SOC技术将多个功能模块集成到同一个芯片上,减少了电子系统的体积和功耗。
智能手机操作系统及其发展趋势随着科技的不断进步和社会的不断发展,智能手机已经成为人们必备的日常工具。
而智能手机不论是在软件的开发和使用上都离不开先进的操作系统支撑。
目前市场上主流的智能手机操作系统主要有iOS、Android和Windows Phone等,各有特点。
本文将从操作系统的发展历程和趋势来探讨智能手机操作系统的发展。
一、操作系统发展历程1. 早期手机操作系统早期的手机采用比较简单的操作系统,主要功能还是发短信和打电话。
这种操作系统的特点是体积小、功能简单,但是运行效率比较高,适合这个时期的手机。
2. 智能手机操作系统随着智能手机的出现,为了适应手机功能多元化的需求,操作系统也逐渐变得更加复杂。
2007年苹果公司推出了iPhone智能手机,搭载iOS操作系统。
这款操作系统以出色的用户体验和易用性著称,可谓开创了智能手机操作系统的新纪元。
3. 开源操作系统Android操作系统是基于Linux内核的开源操作系统,由Google公司主导开发,并且以开放的方式向全球共享。
因为这种开源自由的性质,使得更多的厂商可以自主开发基于Android的智能手机,也促进了智能手机市场的快速发展。
4. 多核处理器到了2010年,智能手机已经充分地将PC机的性能超越,并且开始使用多核心的处理器,数以百万计的操作正在处理。
这种高性能处理器对于手机系统的优化提出了更高的要求。
5. 云计算和智能化未来的发展趋势是将智能手机提升到云计算和人工智能层面。
通过集中管理和运用互联网资源,手机的计算能力将会得到大幅提升。
而人工智能的发展将会把手机操作体验完全颠覆过来,成为一种“舍我其谁”的智能化体验。
二、智能手机操作系统的发展趋势1. 以安全性和隐私为核心智能手机作为人们的重要私人通信工具,安全性和隐私是用户非常关注的问题。
未来的智能手机操作系统将会更重视密码技术、权限管理和多层保护,以更好地保护用户的隐私和数据安全。
2. 智能化和人工智能随着智能化技术和人工智能的不断进步,未来一定会涌现出更多更智能的智能手机操作系统。
中国5G手机芯片发展历史、行业竞争格局及行业发展趋势分析一、5G手机芯片发展历史:由捆绑式向集成式发展随着智能手机的不断普及,4G市场饱和趋势已经显现,5G商用的落地将带动5G手机发展,为手机产业带来新的活力。
5G手机将进一步带动产业链上下游发展,上游的元器件制造商、中游的通信设备商和下游的终端厂商都将获益,预计2025年5G相关产品和服务市场规模将达到1.15万亿元。
手机的产业链覆盖了显示屏、芯片、电池、PCB、摄像头、外壳等。
相关报告《2019-2025年中国手机指纹芯片行业市场运行态势及投资方向研究报告》芯片开发周期长,通常需要一年到几年不等,为了在5G芯片市场获得竞争优势,部分产商早已提前布局,积极投入5G芯片研发中。
目前,全球有能力研发和制造手机基带芯片的厂商只有五家,分别是:华为、高通、三星、联发科和紫光展锐。
英特尔已宣布退出。
这些芯片厂商中,华为和高通实力最强。
与3G、4G手机采用集成式芯片不同,目前5G手机大多采用“捆绑式”5G芯片。
主要原因为采用“捆绑式”5G芯片,厂商可以快速实现5G网络通讯“捆绑式”5G芯片会额外增加手机功耗,集成式5G芯片为未来发展趋势,预计2020年3月集成式芯片将规模商用2019年,中国5G手机出货量迎来爆发期。
11月5G手机出货量507.4万台,占智能手机总出货量的14.6%手机射频天线(一):射频前端市场规模按照不同网络制式拆分来看,5G射频前端全球市场规模将会从2018年的0增长至2022年的55亿美元,而LTEAdvanced射频前端市场规模将会从2018年的25亿美元增长至2022年的70亿美元,2G/3G/4G的射频前端市场规模将会从2018年的110亿美元下降至2022年的85亿美元。
手机射频天线(二):射频前端行业A股从国际竞争力来讲,国内的射频设计水平还处在中低端,但国内射频芯片产业链已经基本成熟,已经形成从设计到晶圆代工再到封测的完整产业链。
soc芯片制造工艺-回复SOC芯片制造工艺是指系统级芯片的制造过程,SOC芯片即System-on-a-Chip,将整个系统集成在一块芯片上,包括处理器、内存、外设等功能模块。
SOC芯片制造工艺的发展与进步极大地推动了电子产品的迅猛发展和智能化水平的提升。
一、芯片制造工艺的发展历程芯片制造工艺起初是传统的二进制集成电路设计,随着集成度的提高,工艺逐渐发展为大规模集成电路(LSI)工艺,这种工艺使用的是PMOS(P 型金属氧化物半导体)技术。
然后,随着技术的进步,推出了CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺,这种工艺能够实现更高的集成度和更低的功耗。
二、芯片制造工艺的基本步骤1. 设计和验证:首先是SOC芯片的设计和验证,包括硬件设计和软件开发。
硬件设计通常采用HDL(硬件描述语言)进行,然后通过仿真、验证和合成等步骤进行确认。
软件方面需要对SOC进行驱动程序和固件的开发。
2. 掩膜制作:接下来是芯片的掩膜制作。
掩膜是制造芯片的关键步骤,也被称为光刻工艺。
它通过使用光刻机将设计好的芯片图案投射到硅片上,形成各种电路结构。
3. 晶圆制备:晶圆是硅片的原材料,通常是通过单晶硅或多晶硅的方式制备。
然后将它进行多次抛光和清洗,以确保表面的平整度和纯洁度。
4. 清洗和刻蚀:晶圆制备完成后,需要进行清洗和刻蚀。
清洗的目的是清除表面的杂质和残留物,刻蚀则是通过化学或物理方法去除掉一些化学物质或杂质。
5. 深度离子注入(深度排列):接下来是深度离子注入(深度排列)工艺,目的是通过注入不同种类的离子来改变芯片中材料的性能。
这是实现芯片上不同功能区的重要步骤。
6. 金属沉积:金属沉积技术被广泛应用于芯片制造工艺中,用于制作金属互连线和其他金属结构。
这一步还包括薄膜的制备、开孔和填充等过程。
7. 封装和测试:最后一步是芯片的封装和测试。
封装是将芯片连接到封装基材上,并进行封装封装和金丝键合等工艺。
测试是确保芯片质量和性能的重要环节,通过集成电路测试仪器对芯片进行各项测试和验证。
soc芯片是什么SOC芯片是指“System on a Chip”,即集成了多种功能的可编程芯片,也可以称为片上系统。
它是通过在单个芯片上集成多种功能模块和外设接口,以实现通信、计算和控制等各种功能的集成电路。
SOC芯片的特点是紧凑、高集成度,具有低功耗、低成本的优势。
SOC芯片的发展历史可以追溯到上世纪90年代中期,当时的传统电子设备需要使用多个专用芯片来完成各种功能。
随着数字电子技术的快速发展,人们希望能够将不同功能的芯片集成到一个芯片上,以提高系统的性能和效率。
这就推动了SOC芯片的发展。
最早的SOC芯片主要用于通信领域,例如手机芯片。
它集成了CPU、存储器、图形处理器、通信模块等多种功能,可以实现通话、短信、上网等多种功能。
随着移动互联网的兴起,手机芯片的发展也取得了巨大的突破,现在的手机芯片不仅功能强大,而且功耗低、集成度高。
除了通信领域,SOC芯片在各个领域都有广泛的应用。
例如,消费电子领域的智能电视、智能音箱、游戏机等产品都使用了SOC芯片。
这些产品通过集成不同功能模块,可以实现高清视频播放、音频处理、网络连接等功能。
而在汽车领域,SOC 芯片可以集成车载娱乐系统、导航系统、车身控制系统等功能,提高驾驶体验和安全性能。
在物联网领域,SOC芯片也扮演着重要角色。
物联网是指通过互联网连接各种设备和传感器,实现设备之间的交互和数据传输。
SOC芯片在物联网设备中起到了关键作用,它可以集成无线通信模块、传感器接口、数据处理单元等功能,实现设备的联网和数据处理。
总体而言,SOC芯片的发展是现代电子技术快速发展的结果,它结合了数字电子技术、通信技术、计算技术等多个领域的技术,实现了不同功能的集成。
SOC芯片的出现极大地推动了电子产品的智能化、便携化和高效化。
随着技术的不断进步,SOC芯片的功能和性能会越来越强大,应用范围也会越来越广泛。
集成电路作为计算机芯片的发展历程一、绪论计算机芯片是现代计算机的核心部件,其发展历程可以追溯到上世纪中叶,而后续的发展过程中,集成电路技术变得越来越重要。
本文将从集成电路技术的发展历程入手,探究其在计算机芯片领域的作用与应用。
二、集成电路的发展历程1、初创时期集成电路的概念最初在20世纪50年代提出,由于当时电子器件技术不够成熟,集成电路技术一度受到冷落。
然而,随着半导体技术的快速发展,最终开启了集成电路技术的新纪元。
在初创时期,集成电路主要用于军事和航空等领域,且芯片规模很小,只能容纳几个晶体管。
2、元件集成阶段进入20世纪60年代,集成电路逐渐进入元件集成阶段,芯片的规模增大,可以容纳50到100个晶体管。
1965年,摩尔定律首次提出,它预测了一段时间内集成电路中可容纳晶体管的数量会呈现指数级增长,这为芯片技术的后续发展奠定了基础。
3、LSI、VLSI和ULSI阶段1970年代,集成电路进入LSI(大规模集成)阶段,芯片上可集成的晶体管数量提高到了数千个。
之后,又逐步发展到了VLSI (超大规模集成)和ULSI(超大规模集成)阶段,其集成度极高,其上可以容纳数十亿个晶体管。
此后,计算机芯片也进入了研发高峰期,爆发出了技术革命。
三、集成电路在计算机芯片领域的应用1、遥远的过去:单片机与微处理器到了20世纪70年代,单片机和微处理器开始问世,它们将集成电路技术更好地运用在了计算机芯片的研发中。
这两个领域的发展,推进了计算机技术的发展。
2、个人电脑时代:SOC到了20世纪80年代,随着个人电脑的广泛普及,芯片的需求量也增加,同时计算机的功率和速度也不断提高。
在SOC(大规模集成)技术的基础上,计算机芯片开始更注重集成度,提高了计算机的性能和速度。
3、移动互联网时代:SoC进入21世纪后,移动互联网的快速发展,为计算机芯片的进一步发展提供了新的机遇。
随着智能手机和平板电脑的广泛应用,SoC(超大规模集成)技术已经成为当今计算机芯片的重要设计方案。
处理器SoC是手机中的核心,它直接决定了手机的性能。
经过近二十年的发展,虽然它的基本原理和核心结构并没有发生化,但是它的处理器性能、CPU主频、内存,通信基带等都有了很大的进步。
该文介绍了手机SoC的基本原理、发展历程、最新一代产品的特征以及未来的发展趋势。
手机SoC的基本原理SoC(Systemon Chip)即片上系统,是一个专用的集成电路,包含了完整的系统并有嵌入软件的全部内容。
它是手机的核心模块,集成了手机的CPU、GPU、DSP、RAM、通信基带、GPS等部件。
下面主要介绍SoC中的几个核心部件。
(1)CPU(Central Processing Unit)是整台手机的控制中枢,也是逻辑部分的控制中心。
其功能与PC中的CPU一样,所有任务都要经过它的处理控制才能完成。
CPU 的架构对其整体性能起到了决定性的作用,使用不同架构的CPU在同主频下,其性能差距可达到2~5倍。
此外,主频、RAM、核心数、能耗等也是决定CPU性能指标的重要参数。
(2)GPU(Graphics Processing Unit)的作用类似于PC机中的显卡。
它是一块高度集成的芯片,其中包含了图形处理所需的元件。
对于GPU来说,它的性能由多边形生成速率和像素渲染能力决定。
在传统的智能机中,所有的软件和游戏都由CPU来处理,而如今GPU担起图像显示的任务,并且还提供了视频播放、视频录制和照相时的辅助处理功能,这使得CPU被大大解放,手机SoC的整体性能也有了较大的提升。
(3)DSP(Digital Signal Processing)是与手机中拍照和录像功能密切相关的一个部件,它专注于处理图像和各种音频。
DSP的主要功能是进行难度较高的计算处理,在拍照时根据算法对画面进行优化,比如降噪、曝光补偿、色彩校正等。
目前,DSP正在进一步加强深度学习、人工智能等相关功能,这将为用户带来更好的拍摄画质和更出色的使用体验。
(4)通信基带是手机终端中难度最高的核心部分,主要负责移动通信功能。
手机SoC发展历程及现状
作者:王睿淇张玮景寅洛张逸群
来源:《电脑知识与技术》2019年第13期
摘要:SoC是手机中的核心,它直接决定了手机的性能。
经过近二十年的发展,虽然它的基本原理和核心结构并没有发生较大变化,但是它的处理器性能、CPU主频、内存,通信基带等都有了很大的进步。
该文介绍了手机SoC的基本原理、发展历程、最新一代产品的特征以及未来的发展趋势。
关键词:SoC;CPU;通信基带;处理器
中图分类号:TP393 ; ; ;文献标识码:A
文章编号:1009-3044(2019)13-0292-02
1手机SoC的基本原理
SoC(Systemon Chip)即片上系统,是一个专用的集成电路,包含了完整的系统并有嵌入软件的全部内容。
它是手机的核心模块,集成了手机的 CPU、GPU、DSP、RAM、通信基带、GPS 等部件。
下面主要介绍SoC中的几个核心部件。
(1)CPU(Central Processing Unit)是整台手机的控制中枢,也是逻辑部分的控制中心。
其功能与PC中的CPU一样,所有任务都要经过它的处理控制才能完成。
CPU的架构对其整体性能起到了决定性的作用,使用不同架构的CPU在同主频下,其性能差距可达到2~5倍。
此外,主频、RAM、核心数、能耗等也是决定CPU性能指标的重要参数。
(2)GPU(Graphics Processing Unit)的作用类似于PC机中的显卡。
它是一块高度集成的芯片,其中包含了图形处理所需的元件。
对于GPU来说,它的性能由多边形生成速率和像素渲染能力决定。
在传统的智能机中,所有的软件和游戏都由CPU来处理,而如今GPU担起图像显示的任务,并且还提供了视频播放、视频录制和照相时的辅助处理功能,这使得CPU 被大大解放,手机SoC的整体性能也有了较大的提升。
(3)DSP(Digital Signal Processing)是与手机中拍照和录像功能密切相关的一个部件,它专注于处理图像和各种音频。
DSP的主要功能是进行难度较高的计算处理,在拍照时根据算法对画面进行优化,比如降噪、曝光补偿、色彩校正等。
目前,DSP正在进一步加强深度学习、人工智能等相关功能,这将为用户带来更好的拍摄画质和更出色的使用体验。
(4)通信基带是手机终端中难度最高的核心部分,主要负责移动通信功能。
基带芯片是用来将音频合成为即将发射的基带信号,或把接收到的基带信号解码为音频信号。
此外,它还负责对输入输出的文字、图片等信息的解码和编码。
与其他芯片不同的是,基带芯片中包含了独立的CPU、DSP、调制解调器等部件,以减少对系统CPU资源的占用。
2手机SoC发展历程
伴随着智能手机的诞生,手机SoC也应运而生。
2000年,摩托罗拉发布了名为天拓
A6188的手机,这是世界首款真正意义上的智能手机,运行PPSM (Personal Portable Systems Manager)操作系统,搭载了摩托罗拉自主研发的Dragon ball EZ(龙珠)处理器。
这款处理器的主频虽然只有16MHz,但它是第一款运用在智能手机上的处理器,为如今智能手机的普及奠定了基础。
早期的手机SoC性能比较低,兼容性不强,功耗高。
许多芯片制造厂商为了解决这些问题研发了很多产品,其中主要有德州仪器,Nvidia,Marvell,Intel,高通,苹果,三星,联发科,海思麒麟等等。
下面简单介绍几款具有代表性的移动SoC:
NvidiaTegra2
早期手机SoC的CPU部分多采用单核心的设计,且主频不高。
2011年,NVIDIA在CES (International Consumer Electronics Show)展场上,发布NvidiaTegra2片上系统处理器。
这块处理器基于台积电的40nm的制程工艺,采用了ARM的架构,集成了2.6亿个晶体管,内建
了2个处理器核心,主频为1GHz。
这是世界上第一款双核心的手机SoC,开启了手机SoC的多核心时代。
苹果A7处理器
2013年秋,苹果发布了iPhone5s,搭载了全球首款64位手机处理器,并且内建一个M7协处理器,用以处理各种传感器数据——加速度传感器,指南针、陀螺仪等,减轻了CPU的负担,节省了能耗。
华为海思麒麟970
2017年,华为旗下的海思半导体发布了麒麟970处理器,这款处理器是世界首款AI芯片,首次引入了NPU(Neural-network Processing Unit)模块。
随着人工智能技术的发展,传统的手机处理器已经不能满足日益增长的运算量。
NPU——用来专门处理人工智能计算的芯片,将深度学习、图像处理等相关的运算接管过来,减轻CPU、GPU的压力,从而降低功耗。
因为NPU的协同计算,搭载麒麟970的手机在图像识别速度上,可达到约2000张/分钟。
3新一代SoC发展现状
目前智能手机处理器多采用ARM的架构,并且随着制程工艺的更新,性能越来越强悍,甚至可以比肩某些桌面级的处理器。
最新的制程工艺已经达到了7nm的级别。
现如今,综合排名前三的手機CPU也已被广泛应用于各大手机厂商的智能手机中,它们分别是:苹果A12处理器、高通骁龙855处理器和华为海思麒麟980处理器。
苹果的a12处理器是世界上第一款实现量产和商用的7nm处理器,该芯片系统的缓存是自A7处理器推出以来变化最大的,此外,A12搭载的NPU也是有了质的飞跃,它的NPU从之前的双核直接提升到了八核心设计,并且拥有更大的CPU和更大容量的缓存结构。
2018年,高通公司发布骁龙855处理器,这款处理器的性能可用两个词描述:坚挺,持久。
首先,骁龙855采用了7nm集成工艺,Kryo485CPU,其摒弃了之前的架构,采用了
1+3+4的三丛集架构:1代表一颗主频为2.84Ghz,是基于Cortex-A76的核心;3是指3颗中核,主频为2.41Ghz;4指4枚小核心,主频为1.78GHz。
此外,骁龙855内部集成了X24 LTE 调制解调器,该设计可以使Android系统手机率先支持5G,支持最高可达2Gbps的下行速率。
作为我国的头号通信公司,2018年华为公司的海思麒麟980芯片一经发布便引起了广泛关注。
该芯片采用了台积电7nm工艺制造,集成69亿个晶体管,这使得麒麟980性能比之前提升了20%,能效提升了40%。
并且,双核NPU是一项新的创新,该设计可使得处理器实现每分钟识别4500张图像,支持很多种不同的AI场景。
对于GPU来说,相比于之前的970,麒麟980芯片提升近一半。
4国内现状及未来趋势
近几年,我国的SoC在技术和质量上都有了很大的提高,但仍面临着更大的挑战。
比如功耗问题给当今我国SoC的发展带来较大的限制,这个问题使得整个器件需要做一些全新的调整,现行的集成电路设计思想也需要一定的改革和创新。
今后,我国要集中精力攻克SoC 发展的关键技术,加大力度开发芯片软件,增强对移动通讯和互联网的关注度,因为他们的融合将会主导SoC之后的发展方向。
参考文献:
[1] 张岩,张鑫.单片机原理及应用[M].机械工业出版社,2015.
[2] 李兵,骆丽.SoC技术现状及其挑战[J].北京交通大学电子信息工程学院,2005(8).
[3] 魏少军.未来SoC技术发展的几个特点[J].Business业界风云,2008(10).
【通联编辑:光文玲】。