什么是智能手机中的SoC,SoC的用途是什么?

首先来介绍下什么是智能手机的SoC:

SoC全称system-on-chip,系统级芯片,就是常说的“手机芯片”。在传统的电脑主板中,不同元器件彼此独立,主板通过中央接口电路板将它们连接起来,这些元器件是可以拆卸的、替换的,彼此减独立。但手机体积小,因此对元器件集成度的要求更高。所以诞生了SoC的概念,就是将所有的元器件集成到单一的裸片上,相当于将电脑主板封装到了一个集成电路上。

SoC集成的常见元器件有CPU、GPU、DSP、带/射频前端、Modem、内存、存储、ISP等。业界比较知名的SoC有:苹果的A系列仿生芯片、华为麒麟、高通骁龙、三星猎户座、联发科。

手机SoC的作用是什么呢

从上面我们可以知道手机的SoC就相当于一个电脑的主板,是集成了好多元器件:

  • CPU(中央处理单元),手机的大脑运算以及控制的核心,负责手机通用任务处理控制和仲裁,手机的性能跟CPU的处理能力强相关。
  • GPU(图形图像处理器),被称为速度超快的画师,一般手机上支持的2D或者3D游戏,都是GPU在负责游戏图形的渲染,有的时候我们玩游戏在高画质下感觉到卡顿,就是因为GPU的渲染速度没有跟上,所以游戏画面是否卡顿跟GPU的渲染速度有直接的关系,性能好的GPU玩大型游戏会非常流畅画质也好。
  • 基带/射频前端,共同负责手机与外界的通讯,基带芯片是手机与外界联系的纽带,射频前端主要负责信号的处理以及放大,二者共同决定手机支持2G/3G/4G/5G的那些部分,目前5G商用手机里面只有华为一家做到了将5G基带芯片集成到SoC里面。
  • Modem(调制解调器),手机与无线网络之间的桥梁,传送联网数据、调整通讯模式,打电话、上网、发短信等联网动作是由它来处理的。
  • DSP(数字信号处理器)数据处理专家,负责处理数字信号,电话双方同时讲话、相机运算辅助、AI运算

等等,各个器件都有其独立的强大作用,所有独立器件的功能组合成一个强大的SoC智能系统。

希望我的回答对您有所帮助,如果您有其他更好的意见欢迎留言一起讨论。

SoC是系统级别的芯片

SoC的全称是System on Chip,翻译为中文是系统级芯片。在PC时代,组装电脑很流行,有装过机的朋友就知道,装电脑要买主板、CPU、内存、硬盘、显卡、显示器、电源、机箱、鼠标、键盘,把它们组装起来,再安装操作第统就大功告成了。计算机的CPU和内存(RAM),硬盘(ROM)、显卡(GPU)是独立分开的。在移动时代,设备不单要小巧,还需要低功耗,高度集成化的SoC就应运而生了。

手机SoC是什么?它能干什么?

MCU(单片机)集成了RAM、ROM、ADC、PWM、UART、LCD驱动、GPIO等等,一个小小的芯片就可以完成相当复杂的电子产品设计。SoC和MCU有此类似,但SoC功能更为强大,不仅仅运行简单程序代码,还可以运行操作系统。

手机SoC是专门针对手机应用的SoC。智能手机的主要功能有通话、摄像、网络、定位等等,手机需要处理图像、语音、网络、GPS、显示等等功能。它要运行操作系统,处理4G/5G/WIFI/蓝牙这些无线通讯,它要进行各种复杂图形、动画的处理,它要对数字信号进行解码,它要对视频、音频等多媒体进行解码,它要驱动高清显示屏,它要处理摄像头、GPS信号,它还要处理各种传感器的数据。而所有的这些多任务处理和数据计算都是由这片小小的SoC完成哦。

手机SoC集成度的高低直接影响到手机的设计

手机的主要空间已经被电池和显示屏占据,拆解过手机的朋友就知道,手机的主板相当精致,基本上都是有芯片组成,其它外围元件是很少的。

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智能手机普及后,人们对智能手机的认识也逐步深入。选购手机时,手机所搭载芯片的品牌和型号成为影响用户购买与否的重要因素。但是有些用户并不清楚SOC是一种什么概念,那么就让我们通过以下内容探讨一下!

什么是SOC

System on Chip,简称Soc,即片上系统。国内外学术界一般倾向将SoC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品。

商用领域的公认标准,一个SOC应包括CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、NPU(神经网络单元)、BBU(基带单元)、ISP(图像信号处理器)、内存、音频处理器、WiFi模块等等功能模块。

这些模块涵盖了系统运行计算、图形相识及屏幕显示运算、AI运算、基带信号处理、摄像头拍照和摄影处理、音频处理、WiFi连接管理等手机运行所需要的大部分功能的处理。也就是说除了电源管理、射频处理等少数几个功能外,SOC基本上包办其它所有手机功能的实现。

小结:SOC是手机最最核心的部分,如果某些手机芯片中并不包含以上提到的某些功能模块,那么这样的手机芯片就不能称之为SOC。缺失的模块一般会以外挂的形式存在,但不能没有!

全球SOC芯片供应商及其产品

  • 美国高通:骁龙8系列(高端旗舰产品)、7系列(中端产品)
  • 华为海思:麒麟9系列(高端旗舰产品)、8系列(中端产品)、7系列(低端产品)
  • 韩国三星:Exynos系列
  • 台湾联发科:MTK6系列、Helio P系列、天玑系列
  • 紫光展锐:虎贲7系列

另外,有一个特殊存在不得不提,那就是苹果的A系列芯片。因为苹果基带芯片的水平一直不过关,所以苹果一直是对外采购基带芯片的,所以A系列芯片一直没有能够将基带芯片集成到主芯片中。虽然苹果A系列芯片是世界上性能最强大的芯片,但从严格意义上讲,A系列芯片并不是SOC芯片。

小结:手机芯片的技术要求非常高,全球有实力能开发出手机芯片的公司是屈指可数的。

全球主要手机厂商手机芯片使用情况

  • 三星:绝大部分使用自家的Exynos芯片和高通芯片,少量使用联 发科芯片。
  • 华为:全部使用自家的麒麟系列芯片(被制裁后仍有少量骁龙芯 片库存,库存使用完后,将全部使用麒麟芯片)。
  • 苹果:全部使用自家的A系列芯片。
  • 小米:几乎全部使用高通骁龙系列芯片,极少量的使用联发科芯片。
  • OPPO/vivo:高端机型使用高通骁龙芯片,中低端机型使用联发科芯片。

小结:全球能够提供SOC芯片的就只有上文中提到的那几家公司,手机厂商除了选择以上芯片,别无他选!

5G时代SOC的发展状况

现在全球能够提供5G芯片的厂商只有五家,具体情况如下图所示。因为高通坚守毫米波5G的原因(毫米波对基带的要求特别高),造成了至今未能推出5G SOC。其余厂商中,华为SOC芯片的总体性能最为突出。

总结:随着移动通信技术的发展,基带芯片设计复杂程度会越来越高,再加上CPU/GPU/ISP等模块技术的正常发展,SOC芯片的研发与制造门槛也会越来越高。以后能够推出SOC芯片的厂家可能会越来越少,产业集中度会变得越来越高!

名词解释——SoC

SoC的全称叫做:System-on-a-Chip,中文的的意思就是“片上系统”。高通Snapdragon SoC可以称为传统示例。这些的架构与PC处理器有很大的不同。


SOC有AP/CPU,GPU,RAM(运行内存),Modem(通信模块),ISP(图像处理),DSP(数字信号处理),Codec(编码器)和WiFi等模块。


先让我们了解:“什么是片上系统?”

SoC(片上系统)是将所有组件集成到单个芯片中的IC。它可能包含全部位于单个芯片基板上的模拟,数字,混合信号和其他射频功能。如今,SoC由于其低功耗而在电子行业中非常普遍。

随着手机发展为功能强大的智能终端,制造商不得不考虑将PC的所有基本组件塞入尽可能小的空间的新方法。因此,片上系统(SoC)的诞生。它是决定设备性能以及支持的硬件类型的芯片:相机,显示分辨率,USB 3.0或2.0,蓝牙版本等。SoC内部的功能在不同的制造商之间有所不同,但它们都至少包含以下组件:

SoC包括:

· 控制单元:在SoC中,主要控制单元是微处理器,微控制器,数字信号处理器等。中央处理单元,这是背后的“大脑”。大多数现代处理器具有多个内核,最强大的处理器总共具有多达10个内核。


· 内存块:ROM,RAM。闪存和EEPROM是SoC芯片中的基本存储单元。

· 时序单元:振荡器和PLL是片上系统的时序单元。

· SoC的其他外设包括计数器计时器,实时计时器和上电复位发生器。

· 模拟接口,外部接口,稳压器和电源管理单元构成了SoC的基本接口

SoC工作:

SoC的工作原理类似于微处理器或微控制器与其外围设备进行交互,但是这里唯一的区别是外围设备不是外部添加的,而是内置在芯片本身(在同一基板上)上的。


2020年最佳移动处理器排名表

毫无疑问,SOC是现代智能手机最关键的组件之一。处理器的性能与手机的速度和用户体验直接相关。具有快速处理器的智能手机将在眨眼间打开所有消费者的应用程序,所有的任务将立即完成。但是处理器较弱的手机会导致不良的用户体验,并可能导致过热和滞后等问题。如果喜欢打王者荣耀,SOC也将成为手机的主要性能瓶颈。

根据测评机构Centurion Mark的数据:

截至2020年3月,最佳SOC是Apple A13 Bionic,它为iPhone 11 Lineup提供核心支撑。在Android设备中,Snapdragon 865是目前最好的处理器,其次是Exynos 990,MediaTek Dimensity 1000,Snapdragon 855+和Kirin 990


选择智能手机SoC时要考虑的事项

相机,RAM,内部存储器,屏幕尺寸和电池容量可能是选择智能手机时要考虑的方面。但是智能手机的SoC是智能手机的最主要组件,它负责性能,多任务处理,游戏,电池寿命和发热问题。

芯片厂商

目前主要的智能手机SoC制造商:高通的Snapdragon版本,三星的Exynos芯片,带有MT和Helio处理器的联发科,苹果的A系列和华为的麒麟芯片,它们每个都设计了多种用于低档的芯片,中端和高端智能手机。


大多数智能手机使用ARM设计的CPU架构

现在几乎所有的移动处理器都拥有ARMv8-A(64位)架构,它的64位核心处理器还注重功耗效率,同时保持与32位软件的兼容性。此外,ARMv8 cortex-A系列将其处理器标记为A7X系列,可在消费类产品(Cortex-A76,Cortex-A75,Cortex-A73和Cortex-A72),A5X系列(Cortex-A57,Cortex )中提供非常高性能。-A55和Cortex-A53)以实现平衡的性能和效率,最后,A3X系列(Cortex-A35和Cortex-A32)用于实现最低功耗。

几乎所有的移动制造公司(例如高通,苹果,三星,联发科,华为等)都具有基于ARM的CPU体系结构的体系结构许可,这与联想和Xolo等基于英特尔x64处理器的智能手机不同。

型号

芯片厂商会的目标是在每个版本中提供更好的产品,并根据它们的版本进行分类,以提供差异化的产品线。高通公司的Snapdragon系列于2013年推出,其中Snapdragon 800伴随着200、400和600系列。

核心数量

核心数量与完成一项给定任务所需能力有关。。因此拥有更多核(手)并不总是更好的选择。单核处理器的局限性在于其时钟速度,散热和准确性。额外的内核通过有效地乘以CPU处理的数据量来克服时钟速度的这一限制,因为多内核CPU能够比单内核CPU接收更多的数据,并且显示速度更快。


处理器架构

任何芯片,无论是处理器,内存还是GPU,都是通过集成大量晶体管制成的。晶体管只是电子信号的开关,具有两种状态(ON / OFF)。纳米(nm)架构是晶体管的大小。尺寸越小,可将更多晶体管嵌入到处理器芯片中,从而增加其计算量。45nm,32nm,28nm,14nm,10nm,8nm和7nm基本上是采用新制造技术的晶体管的缩放比例。7nm(纳米)芯片是电流流动的路径。由于机器只能将位作为信息(位是二进制数字0和1等效于ON / OFF状态),因此7nm芯片基于类似的方式。芯片的长度越短,电流(或信息)可以流过的速度就越快。同样,较短的芯片消耗的电压更少,因此,

高通公司的Snapdragon 855是在7纳米Fin FET处理器上设计的,与10纳米芯片相比,可提供高达45%的性能提升或25%的功耗降低。


图形处理单元(GPU)

GPU是一种图形引擎,比如高通公司(Qualcomm)以Adreno的名义命名的Snapdragon GPU为用户提供了便携式android设备中的高速GPU,具有更好的图形,更好的节能效果和更高的性能。而且,ARM基于Mali GPU的智能手机依赖于全新架构,这在大多数GPU中并不常见。这些功能可以更好的时钟速度在当今各种智能手机中实现复杂的2D和3D游戏。在将设备测试到其运行极限之前,不能简单地通过规格在这些GPU之间进行比较。


网络连接性(3G,4G LTE,5G频段)

智能手机具有多种通信和连接功能,包括3G,4G LTE,GPS,蓝牙和Wi-Fi,这需要调制解调器和芯片的硬件支持。涉及数据传输的任务(例如上网,社交网络,发送电子邮件)需要更强大和更可靠的连接。最新的智能手机包括诸如4G LTE频段和4G VoLTE(LTE语音)频段之类的术语。这两个是通用术语,可在移动通信中互换使用。4G(或4G LTE)是第四代移动通信技术,比现有3G和2G快五到七倍。截止目前,采用4G通信系统的SOC可提供通信功能,在现在的5G手机中,多采用外观Modem的方式实现。


总结:

SOC是智能手机的核心器件,对智能手机的性能有着决定作用,现在SOC芯片朝着越来越集中化的趋势发展,集中在少数几个厂商手中。面向5G,5G手机需要支持更快的访问速度和支持更大频段的基带,5G手机相比4G手机,通信模块是不一样的,需要对基带芯片进行替换,这里的通信模块就是基带芯片。目前,全球仅剩5家可以生产5G基带芯片的厂家。

越发凸显SOC的重要性!


以上是我的浅薄之见,欢迎指正,谢谢!

我们知道在电脑中,芯片称之为CPU,而在手机中,大家喜欢用Soc来表示,而不是简单的说CPU了。

一、手机Soc,是一整套的系统,含了CPU、GPU、DSP、ISP、AI、modem等等

Soc英文全称是System on Chip,为系统级芯片,它是把CPU、GPU、RAM、通信基带、GPS模块等等整合在一起的系统化解决方案。

可能大家对电脑比较熟悉,电脑装机的时候,会有CPU、显卡、内存、硬盘、网卡、或者MODEM等等,蓝牙卡、然后插到主板上,接上屏幕,键盘、鼠标等就是一台电脑了。

但手机不一样,手机Soc是集成了很多的东西,不只有CPU,如果拿电脑来做比较,就是已经将CPU、显卡、网卡(MODEM)等东西集成至芯片里面去了。

这样一方面是降低手机厂商们生产难度,不需要东配一个GPU,西配一个DSP模块,而一个整体,买来全部有了,同时成本也会更低的。

另外一个方面,高集成度的东西是可靠性更高的,不容易出故障,也利于手机这种精密性非常高的产品,毕竟各个品牌的各种配件多了,全靠各种线路连接起来,想想都可怕啊,一旦出了问题,修都没法修的。

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