O que é SoC e como funciona o conjunto de processadores do seu smartphone

Entenda como funciona um system-on-a-chip e quais as vantagens desse tipo de plataforma para dispositivos móveis como celulares e tablets

O que é SoC e como funciona o conjunto de processadores do seu smartphone

]]> SoC (System-on-a-Chip) é um chip que integra múltiplos tipos de processadores dentro do mesmo circuito integrado. Ele está presente em dispositivos portáteis, como smartphones, tablets e smartwatches, bem como em eletrônicos de consumo modernos, incluindo Smart TVs.

Snapdragon 865, um SoC projetado pela Qualcomm (Imagem: Paulo Higa/Tecnoblog)

Índice

• Para que serve um SoC (System-on-a-Chip)?
• Quais são os principais componentes de um SoC?
• Quais são as vantagens de SoCs para smartphones?
• Quais são as principais aplicações de SoCs?
• Quais são as principais fabricantes de SoCs?
• Quais são as perspectivas para o mercado de SoCs?
• Qual é a diferença entre SoC e SiP?
• Qual é a diferença entre SoC e microcontrolador?
• Qual é a diferença entre SoC e APU?

Para que serve um SoC (System-on-a-Chip)?

Um SoC (System-on-a-Chip) serve para integrar diferentes tipos de processadores, como CPU, GPU, NPU e ISP, em um único chip de silício.

A integração de processadores dentro do mesmo chip permite otimizar o desempenho e a eficiência energética do sistema, o que é importante para dispositivos que usam bateria. Além disso, um SoC tende a ser mais compacto que processadores separados, o que melhora a portabilidade.

Quais são os principais componentes de um SoC?

• CPU: é o processador central do SoC e o responsável por executar a maioria das tarefas genéricas, como cálculos matemáticos e operações lógicas;
• GPU: chip especializado em aplicações gráficas, como jogos em um smartphone ou softwares de renderização em um tablet;
• NPU: processador neural cuja função é acelerar tarefas de aprendizado de máquina e inteligência artificial. Costuma estar presente em smartphones mais avançados;
• ISP: chip que processa imagens digitais, principalmente fotografias e vídeos capturados pela câmera do celular;
• DSP: realiza cálculos de sinais digitais para processar tarefas de áudio e vídeo. Pode assumir parte das tarefas do ISP em alguns SoCs;
• Controladores: lidam com interfaces de entrada e saída do dispositivo, como conexões USB e HDMI;
• Modens e rádios: são responsáveis pela comunicação sem fio, como acesso à internet via 5G e conexões Wi-Fi, Bluetooth e NFC.

Diagrama de um Snapdragon 8 Gen 2, SoC da Qualcomm para smartphones de alto desempenho (Imagem: Divulgação/Qualcomm)

Quais são as vantagens de SoCs para smartphones?

• Integração de componentes: pode reduzir o tamanho físico do SoC, permitindo a criação de smartphones mais finos e leves;
• Desempenho mais otimizado: é decorrente da integração de componentes, que facilita a comunicação entre os diversos processadores e memórias dentro do mesmo chip;
• Menor consumo de energia: a comunicação entre componentes no mesmo chip geralmente é mais eficiente que a comunicação entre chips separados, o que reduz o gasto de bateria em um celular;
• Possibilidade de customização de chips: uma fabricante pode projetar um SoC personalizado para uma necessidade específica e criar um chip melhor para games (com GPU mais potente) ou mais econômico (com CPUs mais eficientes), por exemplo.

Quais são as principais aplicações de SoCs?

Apesar de comuns em smartphones, os SoCs podem ser encontrados em diversos outros dispositivos e aplicações, incluindo:

• Smart TVs: são beneficiadas principalmente pelos chips gráficos (GPU) e processadores de imagem (ISP) para processar as imagens de forma mais eficiente. A CPU de um SoC para Smart TVs contribui com a execução do sistema operacional, como o Tizen e o webOS;
• Câmeras de segurança: possui um SoC com ISP que processa as imagens capturadas pelo sensor da câmera. Muitas vezes, conta com modens e controladores para enviar os vídeos para um dispositivo de armazenamento externo ou transmiti-los em tempo real;
• Carros autônomos: analisa as imagens capturadas pelas câmeras e os dados obtidos pelos sensores para detectar, por exemplo, a presença de obstáculos na via ou o estado de um semáforo;
• Internet das coisas: trazem um SoC, geralmente com capacidade de processamento mais limitada, para lidar com comunicação e sensores. Estão presentes em lâmpadas inteligentes, máquinas de lavar conectadas e medidores inteligentes, por exemplo.
• Roteadores e equipamentos de rede: usam a unidade central de processamento (CPU) de um SoC para executar o sistema operacional e recursos de segurança (como o firewall) e os controladores e modens para se comunicar com outros dispositivos.

Quais são as principais fabricantes de SoCs?

• Qualcomm: responsável pelas plataformas Snapdragon utilizadas em celulares, tablets, notebooks, smartwatches e outros dispositivos;
• Samsung: detém a linha Exynos, baseada em arquitetura Arm, que equipa alguns modelos de smartphones e tablets da linha Galaxy;
• MediaTek: empresa taiwanesa que foca em SoCs para Smart TVs, celulares e outros eletrônicos de consumo. Seus chips têm marcas como Helio, Dimensity e Pentonic;
• Apple: é a responsável por projetar chips para iPhones, Apple TVs e iPads, com modelos como o A15 Bionic e o A16 Bionic. Desde 2020 desenvolve SoCs para Macs, quando substituiu processadores x86 da Intel pelos Apple Silicon baseados em Arm;
• Intel: projeta e fabrica SoCs como os Core i5 e Core i7 utilizados no Intel NUC, um tipo de mini-computador que reúne CPU, GPU, memória, controladores e rádios em um mesmo chip;
• Nvidia: conhecida pela linha Tegra, focada em desempenho para aplicações gráficas. Desenvolve o Tegra X1, SoC que equipa o Nintendo Switch.

Quais são as perspectivas para o mercado de SoCs?

O mercado de SoCs está em pleno crescimento, devendo passar de US$ 73,7 bilhões em 2022 para US$ 158,7 bilhões em 2030, um aumento anual de 10,1% no período, segundo a consultoria ReportLinker.

A empresa britânica Arm é uma das principais desenvolvedoras de arquiteturas de SoCs, servindo de base para chips da Apple, Qualcomm, Samsung e outras companhias. Já o mercado de fabricação do SoC em wafers de silício é dominado por empresas como TSMC, Samsung Semiconductor e ASML.

Qual é a diferença entre SoC e SiP?

SoC (System-on-a-Chip) é um chip que integra diversos tipos de processadores em um único chip de silício. Já SiP (System-in-Package) é um pacote que pode unir vários componentes integrados, como microcontroladores, memórias, sensores e até um SoC.

Qual é a diferença entre SoC e microcontrolador?

SoC e microcontrolador são exemplos de chips únicos que reúnem componentes necessários para processamento de tarefas, mas com propósitos e complexidade diferentes.

O SoC é um chip único que integra os componentes necessários para executar um sistema operacional completo, como o Android e o iOS. Trata-se de um conjunto complexo de processadores capaz de lidar com diversos tipos de tarefas, como jogos, aplicativos profissionais e inteligência artificial.

Microcontrolador é um circuito integrado com processador, memórias e interfaces de entrada/saída em um chip com poder de processamento limitado, geralmente para executar uma tarefa específica, como a codificação de um áudio ou a identificação de toques em uma tela.

Qual é a diferença entre SoC e APU?

SoC é um chip com uma grande variedade de tipos de processadores, sendo que alguns podem ter componentes dedicados para redes neurais, análise de imagens e realidade aumentada. É um conceito mais ligado aos smartphones, tablets e smartwatches.

APU é um termo criado pela AMD que consiste, basicamente, de uma CPU e uma GPU integradas. Trata-se de um chip mais ligado aos desktops e notebooks.

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Fonte: https://tecnoblog.net/responde/o-que-e-um-soc-system-on-a-chip/