从1947年贝尔实验室第一个晶体管的发明,到集成数十亿个晶体管的CPU,已有70多年的历史。而两个重要的发展节点,一个是从1958年到1959年,当时来自飞兆的罗伯特·诺伊斯发明了硅集成电路。得克萨斯仪器公司的杰克·基尔比发明了锗集成电路。另一个是SoC的出现。
什么是SoC?
SOC——SOC的“大脑”。运行安卓或IOS和大多数应用程序的大部分代码。
图形处理单元-处理与图形相关的任务,例如可视化应用程序的用户界面以及2D和3D游戏。
图像处理单元——将手机摄像头中的数据转换为图像和视频文件,通过AI算法对图像进行高级处理。
数字信号处理器-处理比中央处理器更复杂的数学函数。包括解压缩音乐文件和分析陀螺仪传感器数据。
基带处理单元BBU-用于网络覆盖。
内存-用于存储程序和各种数据信息的内存组件。内存可以分为主内存和辅助内存。它是直接与CPU交换信息的主存。
神经处理单元-用于高端智能手机,加速机器学习任务。其中包括语音识别和摄像头处理。
除了以上主要单元,还有蓝牙、5G、WI-FI等模块。
SOC的特性
SOC技术可以有效降低电子信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力,是未来业界最主要采用的产品开发方式。
任何SoC的设计都是性能、功耗、稳定性和工艺难度的平衡。
国内SOC公司及国际比较
说到中国的SoC,首先想到的是海斯的麒麟系列。海斯麒麟是华为自主设计的SOC,其中CPU和GPU应用的架构均由ARM授权。NPU -神经网络处理器,曾经是寒武纪的产品,现在配备了自主研发的NPU,代号达芬奇。麒麟处理器主要用于华为自己的旗舰机,目标是苹果A系列、高通骁龙和三星猎户座处理器。虽然性能比上述机型稍差,但在这个性能过剩的时代,HiSilicon完全可以满足智能手机的性能要求。在TSMC停止为华为制造后,中国制造的最强SOC走到了尽头。近日有消息称,华为计划在上海建设芯片工厂,麒麟SOC可能在近期回归。
作为国内第二大芯片设计厂商,紫光展锐在5G领域拥有全面的产品和技术解决方案。目前,UNISOC广泛应用于移动终端、工业交通、电子电力等行业。
其中,紫光展锐的新一代5G SoC——胡本T7520是紫光展锐的第二代5G智能手机平台。采用6纳米EUV工艺技术,集成最高频率为2.7Hz的CPU、最高频率为800Hz且支持3200*1440分辨率的GPU、NPU、内存和通信模块。据悉,T7520有望在今年年底量产,搭载这款处理器的手机将在明年年初上市。虽然与主流顶级处理器还有一定差距,但也不是无名小卒。从公布的技术参数来看,其性能大致相当于麒麟810的水平。目前配备这种SOC的终端应该是海信的终端
中国另一个老牌SOC是全志科技,主要产品是基于ARM架构的大型SOC,包括R329、R818等28nm智能语音芯片,以及A系列平板处理器。全志科技的SOC主要分布在物联网、智能家居等领域。作为智能家居的入口,JD。COM的智能音箱搭载了全志的SOC芯片,此外还有小米的智能扫地机器人等智能硬件产品。
自2007年全志科技在珠海诞生以来,在安卓平板电脑主控芯片市场崭露头角后,迅速成为珠海“核心”的代表。从那以后,公司取得了很大的进步。在过去的15年里,该公司以15亿英镑的收入达到了顶峰。虽然公司上市17年后业绩有所下滑,但其在SOC方面的技术积累在国内依然占据着举足轻重的地位。
瑞芯微是一家历史悠久的基于ARM架构的应用处理器公司。公司成立于2001年,早于海斯的成立,总部位于福州。公司从直放站、MP3、MP4等起家。,直到平板电脑在市场上普及,并且公司业绩爆发。总的来说,瑞芯微的SOC芯片在国内是优秀的,也是一家务实的公司。
富汉威成立于2004年,2017年在深圳证券交易所创业板上市。公司主要专注于视频监控芯片和解决方案,提供高性能视频编解码SoC和图像信号处理器芯片,以及基于这些芯片的视频监控产品解决方案。主打产品FH8626V100是面向1080P消费类网络摄像头的新一代高性能H.264/JPEG SoC芯片。该芯片集成了高性能ISP图像处理模块和H.264/JPEG压缩编码器,具有出色的图像处理能力,编码质量高,码率低。FH8626V100拥有高性能的CPU,支持人体身材检测、跨线报警等智能应用。经过多年的奋战,富汉威在国内安全芯片领域赢得了一席之地。如何利用自身的技术储备、客户优势和资金优势,进一步推动国内安全芯片产业的进步,将是历史交给富汉威的又一大课题。
上海贝灵成立于1998年,其前身是上海贝灵微电子制造有限公司..1998年8月改制上市后,公司更名为上海贝灵股份有限公司,是国内集成电路行业第一家上市公司。该公司提供模拟和数模混合集成电路和系统解决方案。目前,公司集成电路产品业务涵盖五大产品领域:计量与SoC、电源管理、通用模拟、非易失性存储器、高速高精度、以及ADC。主要目标市场为仪表、手机、液晶电视、平板显示器、机顶盒等工业和消费电子产品。也许贝灵永远不会成为上面提到的几乎所有品类的仿真工厂,但是通过贝灵的发展历程,我们看到的是一个专注于做一个产品,然后投资一个新赛道几十年的小而美的公司。
在X86桌面市场,不得不提龙芯,国产CPU之光。目前龙芯3号处理器是基于28nm工艺的芯片。虽然它的表现一般,但意义重大!比如国防和航空空航天领域,我们不能搭载AMD或者英特尔芯片,龙芯有它的用处。比如我们的北斗卫星搭载龙芯。
除了上面提到的SoC芯片公司,还有很多,比如大纪元的通用打印耗材SoC芯片,这是一款拥有自主知识产权的32位嵌入式CPU内核和ASIC芯片。例如,奥比特是嵌入式SoC芯片及系统集成供应商,航空空航天领域高可靠嵌入式SoC芯片及系统集成骨干企业之一,商业卫星大数据领域的探索者。陈静科技是业内领先的终端SoC芯片设计领导者,专业从事多媒体智能终端SoC芯片。这些SoC公司在中国扮演着重要角色。
从国内SoC芯片公司的上述发展现状来看,产品覆盖面相当广泛。但架构还是依赖于国际ARM和X86架构。在产品性能方面,麒麟与国际主流移动处理器的差距最小,其次是展锐。然而,由于美国的制裁,麒麟处理器无法再由TSMC生产。桌面SoC以龙芯为代表,与国际主流IC设计公司AMD、英特尔相比还有很大差距。目前国内集成电路产业链与国际集成电路产业链差距最小,其次是设计,差距最大的是EDA和制造。
中国SoC芯片的发展任重道远!