SoC(시스템 온 칩)이란 무엇입니까?

요즘 Apple M1 칩과 스마트폰에 대한 이야기가 너무 많아 그들이 사용하는 SoC(System-on-a-Chip) 디자인에 대해 들을 수 있습니다. 그러나 SoC는 무엇이며 프로세서 및 마이크로프로세서와 어떻게 다릅니까? 설명드리겠습니다.

시스템 온 칩: 간략한 정의

시스템 온 칩은 컴퓨터 시스템의 많은 요소를 단일 칩으로 결합한 집적 회로입니다. SoC에는 항상 CPU가 포함되지만 시스템 메모리, 주변 장치 컨트롤러(USB, 스토리지용) 및 그래픽 처리 장치(GPU), 특수 신경망 회로, 라디오(Bluetooth 또는 Wi-Fi용)와 같은 고급 주변 장치도 포함될 수 있습니다. . Fi) 등이 있습니다.

시스템 온 칩은 필요에 따라 교체, 업그레이드 또는 교체할 수 있는 CPU 칩과 별도의 컨트롤러 칩, GPU 및 RAM이 있는 기존 PC와 다릅니다. SoC를 사용하면 컴퓨터를 더 작고, 빠르고, 저렴하고, 에너지 집약적으로 만들 수 있습니다.

전자 통합의 간략한 역사

20세기 초부터 전자 제품의 발전은 소형화와 통합이라는 두 가지 주요 추세와 관련하여 예측 가능한 경로를 따랐습니다. 소형화로 인해 커패시터 , 저항 및 트랜지스터 와 같은 개별 전자 부품 이 시간이 지남에 따라 더 작아졌습니다. 그리고 1958년 집적 회로 (IC)의 발명으로 여러 전자 부품을 단일 실리콘 조각으로 결합하여 훨씬 더 소형화할 수 있게 되었습니다.

이러한 전자 장치의 소형화가 20세기에 이루어지면서 컴퓨터도 소형화되었습니다. 최초의 디지털 컴퓨터는 릴레이나 진공관과 같은 대형 개별 부품으로 구성되었습니다. 나중에 그들은 개별 트랜지스터를 사용한 다음 집적 회로 그룹을 사용했습니다. 1972년 인텔은 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU) 요소를 단일 집적 회로로 결합하여 최초의 상업용 단일 칩 마이크로프로세서가 탄생했습니다. 마이크로프로세서를 사용하면 컴퓨터가 이전보다 더 작아지고 전력을 덜 사용할 수 있습니다.

칩에 마이크로컨트롤러 및 시스템 입력

1974년 텍사스 인스트루먼트 는 단일 칩에 CPU와 통합된 주 메모리 및 I/O 장치가 있는 마이크로프로세서 유형인 최초의 마이크로컨트롤러 를 출시했습니다. CPU, RAM, 메모리 컨트롤러, 직렬 포트 컨트롤러 등을 위한 별도의 IC를 필요로 하는 대신, 포켓 계산기 및 전자 장난감과 같은 소형 임베디드 애플리케이션을 위해 모두 하나의 칩에 넣을 수 있습니다 .

대부분의 PC 시대에는 별도의 컨트롤러 칩, RAM 및 그래픽 하드웨어가 있는 마이크로프로세서를 사용하여 가장 유연하고 강력한 개인용 컴퓨터가 탄생했습니다. 마이크로컨트롤러는 일반적으로 일반 컴퓨팅 작업에 적합하기에는 너무 제한적이어서 개별 지원 칩이 있는 마이크로프로세서를 사용하는 전통적인 방법이 남아 있었습니다.

최근 스마트폰과 태블릿에 대한 추진은 마이크로프로세서나 마이크로컨트롤러보다 통합을 더욱 추진하고 있습니다. 그 결과 프로세서 및 시스템 메모리와 함께 최신 컴퓨터 시스템(GPU, 셀룰러 모뎀, AI 가속기, USB 컨트롤러, 네트워크 인터페이스)의 많은 요소를 단일 패키지에 담을 수 있는 시스템 온 칩이 탄생했습니다. 이는 앞으로도 계속될 전자제품의 지속적인 통합 및 소형화의 또 다른 단계입니다.

시스템 온칩을 사용하는 이유는 무엇입니까?

단일 다이에 더 많은 컴퓨터 시스템 요소를 배치하면 전력 요구 사항이 줄어들고 비용이 절감되며 성능이 향상되고 물리적 크기가 줄어듭니다. 이 모든 것이 배터리 수명을 더 적게 소모하는 훨씬 더 강력한 스마트폰, 태블릿 및 노트북을 만드는 데 많은 도움이 됩니다.

예를 들어, Apple은 강력하고 컴팩트한 컴퓨팅 장치를 만드는 데 자부심을 가지고 있습니다. 지난 14년 동안 Apple은 iPhone 및 iPad 라인에 SoC를 사용했습니다. 처음에는 다른 회사에서 개발한 ARM 기반 SoC를 사용했습니다. 2010년, Apple은 Apple 이 디자인한 최초의 iPhone SoC인 A4 SoC 를 출시했습니다. 그 이후로 Apple은 A 시리즈 칩을 대성공으로 개선해 왔으며 SoC는 iPhone이 더 적은 전력을 소비하면서 소형을 유지하고 기능을 지속적으로 향상시키는 데 도움이 됩니다. 다른 스마트폰 제조사들도 SoC를 사용하고 있습니다.

최근까지 SoC 는 데스크톱 컴퓨터에 거의 등장하지 않았습니다 . 2020년, Apple은 최초의 Mac 데스크톱 및 노트북용 SoC인 M1을 출시했습니다. M1은 CPU, GPU, 메모리 등을 단일 실리콘 다이에 결합합니다. 2021년, Apple은 M1 Pro와 M1 Max를 출시하면서 M1을 개선했습니다. 이 세 가지 칩 모두 대부분의 PC에서 볼 수 있는 기존의 개별 마이크로프로세서 아키텍처보다 적은 전력을 소비하면서 인상적인 Mac 성능을 제공합니다.

취미 생활을 하는 사람들에게 인기 있는 컴퓨터인 Raspberry Pi 4도 핵심 기능을 위해 시스템 온 칩( Broadcom BCM2711 )을 사용하여 장치 비용(약 35달러)을 줄이고 충분한 전력을 제공합니다. SoC는 100년 전에 시작된 전자 제품을 통합하고 소형화하는 전통을 이어가기 때문에 미래가 밝습니다. 앞으로의 흥미진진한 시간들!