Umsistema em um chip (em inglêssystem on a chip ousystem-on-chip, siglaSoC) se refere a todos os componentes de umcomputador, ou qualquer outrosistema eletrônico, em umcircuito integrado (chip). Ele pode conter funçõesdigitais,analógicas, mistas e, muitas vezes, deradiofrequência - RF; tudo em apenas um.[1] Uma típica aplicação é na área desistemas embarcados.[2]
As características de um SoC assemelham-se às de ummicrocontrolador. Normalmente, microcontroladores possuem menos que 100K deRAM (apenas poucosKilobytes), e frequentemente são sistemas dechip único. Enquanto o termoSoC é usado várias vezes para processadores mais potentes, capazes de executarem programas como oWindows ou oLinux, nas quais necessitam de memórias externas (flash, RAM) para funcionarem, e que são usados com váriosperiféricos acoplados. A grande maioria dos sistemas que se rotulamSystem-on-chip possuem uma conotação técnica maior de que a realidade: aumentam a integração dochip para reduzir os custos de fabricação e tornar disponíveis sistemas mais compactos. Muitos são complexos demais para se ajustarem em apenas umchip construído com um processo otimizado para apenas uma das funções do sistema.[3]
Quando não há praticidade para construir uma determinada aplicação SoC, uma alternativa é o sistema em um encapsulamento (System in package (SiP), em inglês), abrangendo várioschips em um único encapsulamento. E, em larga escala, acredita-se que o SoC possui um custo menor que o SiP, quando aumentada a produção,[1] por ser mais simples de realizar o agrupamento.[4]
Outra opção, por exemplo, como visto na maioria dostelefones celulares e noBeagleboard, é o "pacote em pacote" empilhando durante a montagem do cartão. Ochip SoC inclui processadores e números digitais periféricos; e vem em uma grade de bolas, pacote com conexões inferiores e superiores. As bolas inferiores conectam o cartão e vários periféricos, com as bolas superiores em um anel segurando um barramento de memórias usado para acessarNANDflash eDDR2 RAM. Pacotes de memória podem vir de váriosfornecedores.
1. Estrutura;
2. Fluxo de projeto;
3. Fabricação.
Um típico SoC consiste de:
- Ummicrocontrolador; e ummicroprocessador ou núcleo(s) DSP. Alguns SoCs, chamadossistema multiprocessador no chip (MPSoC), incluem mais do que um processador de núcleo.
- Blocos de memória, incluindo um sistema deROM, RAM, EEPROM e memóriaflash.
- Cronometragem de fontes, incluindoosciladores e anéis de bloqueio de fase.
- Periféricos, incluindo contra temporizadores, temporizadores em tempo real e geradores de redefinição de ativação.
-Interfaces externas, incluindo os padrões da indústria, tais comoUSB,FireWire,Ethernet,USART eSPI.
- Interfaces analógicas, incluindoADCs eDACs.
-Reguladores de tensão e circuitos de gerenciamento de energia.
Estes blocos são ligados por qualquer proprietário ou barramento padrão da indústria, tais como o AMBA daARM Holdings; controladores de rota de dadosDMA direto entre interfaces externas e memória; e o processador de núcleobypassing ethereby aumentando os dados de rendimento do SoC.
Um SoC consiste tanto das ferramentas (hardware) descritas acima, quanto dosoftware, controlando do microcontrolador ou núcleos DSP, periféricos ou interfaces. O fluxo de projeto para um SoC pretende desenvolver estehardware esoftware em paralelo. A maioria dos SoCs são desenvolvidos a partir de blocos dehardware pré-qualificados, para os elementos dehardware descritos acima, juntamente com osdrivers desoftware que controlam a sua operação. De particular importância, há as pilhas de protocolos que orientam interfaces padrão da indústria, como USB. Os blocos dehardware são colocados em conjunto, utilizando ferramentas de CAD. Os módulos dosoftware são integrados usando um ambiente de desenvolvimento desoftware.
Oschips são verificados quanto a sua exatidão lógica antes de serem enviados para fundição. Este processo é chamado de verificação funcional, e é responsável por uma parcela significativa do tempo e energia gastos no ciclo da vida dedesign dechips (embora a figura frequentemente citada de 70% seja provavelmente um exagero). Com o crescimento da complexidade doschips, as línguas de verificação dehardware, como SystemVerilog, SystemC e OpenVera, estão sendo usadas.Bugs encontrados na etapa de verificação são relatados para odesigner. Tradicionalmente, osengenheiros têm utilizado simuladores de aceleração,emulação e/ou um protótipo deFPGA para verificar e depurar tantohardware quantosoftware para SoC, para projetos prévios detapeout. Com alta capacidade e tempo decompilação rápida, aceleração e emulação, são poderosas tecnologias que proporcionam ampla visibilidade em sistemas. Ambas as tecnologias, contudo, operam-se lentamente, a fim deMHz, o que pode ser significativamente mais lento - até 100× mais lento - aos SoCs que a frequência de operação. Aceleração e emulação de caixas também são muito grandes e caras - custando até mais que US $1M.
Protótipos FPGA, ao contrário, usam FPGAs diretamente para permitirem que os engenheiros validem e testem, ou perto de, a frequência de operação completa do sistema, com estímulos do mundo real. Ferramentas como Certus são usadas para inserir sondas no FPGA RTL, que fazem sinal disponível para observação. Isto é usado para depuração dehardware,firmware esoftware através de vários FPGAs com capacidades semelhantes às de umanalisador lógico.
Apósdepurar ohardware do SoC, segue a fase de lugar e rota (Place and route) do projeto de um circuito integrado ouASIC antes de ser fabricado.
- SoCs podem ser fabricados por diversas tecnologias, incluindo:
SoCs projetados geralmente consomem menos energia e têm um custo mais baixo e maior confiabilidade do que os sistemasmulti chips que eles substituem. E com menos pacotes no sistema, custos de montagem são bem reduzidos.
No entanto, como a maioria dos projetosVLSI, o custo total é maior para umchip grande do que para a mesma funcionalidade distribuída ao longo de várioschips menores, por causa de rendimentos mais baixos e custos mais elevados de engenharias não recorrentes (NRE).
Exemplos de aplicações:
 | Este artigo sobreeletrônica é umesboço. Você pode ajudar a Wikipédiaexpandindo-o. |