EO_455

- ELETTRONICA OGGI 455 - GIUGNO/LUGLIO 2016

La realizzazione del SoC

I SoC possono essere realiz-

zati con diverse tecnologie,

fra cui:

• Full custom

• Celle standard

• FPGA

I sistemi SoC sono general-

mente dispositivi a basso

consumo, a basso costo

e più affidabili dei sistemi

multichip che sostituiscono.

Inoltre, il piccolo numero di

componenti di un sistema

basato sui SoC consente

di ridurre i costi di mon-

taggio e le dimensioni del

prodotto finale. Per contro,

sui costi complessivi ha un

notevole impatto l’alto co-

sto di sviluppo tipico delle

soluzioni custom.

Un esempio: Tegra di Nvidia

Tegra è una famiglia di

SoC sviluppata da Nvidia

per dispositivi mobili come

smartphone e tablet. Questi

System-on-a-Chip integrano

una CPU con architettura

ARM, una GPU, northbridge,

southbridge e un control-

lore di memoria. Fu annun-

ciata alla metà del 2008 e

sviluppata con l’ambizioso

obiettivo di dare inizio alla

seconda rivoluzione dei

personal computer.Questa

famiglia era stata precedu-

ta dall’APX 2500, indirizzato

agli smartphone. Il passag-

gio a Tegra avvenne non ap-

pena questo produttore capì

che l’accesso alla rete era

richiesto da altre tipologie

di sistemi, inclusi i MID.

Tegra utilizza un’architet-

tura eterogenea, in quanto

contiene più processori ol-

tre alla CPU ARM: proces-

sore video HD, processore

di immagine, processore au-

dio. La sua GPU è derivata

dalla famiglia GeForce e ha

un consumo estremamente

contenuto.

Alla prima generazione dei

SoC Tegra ha fatto seguito

la seconda, contenente una

CPU ARM Cortex-A9 a dop-

pio core, una GPU a bassis-

simo consumo (ULP = Ultra

Low Power) GeForce, con-

trollore di memoria a 32 bit

LPDDR2-600 o DDR2-667,

cache L1 a 32 kB/32 kB per

il core e cache L2 da 1 MB

condivisa.

Il caso Samsung

Dato che il motore dell’evo-

luzione dei SoC è il mercato

dei dispositivi mobili, è ov-

vio pensare che anche un

produttore attivo su questo

fronte oltre a quello della

componentistica si cimenti

con questa sfida. È il caso di

Samsung, che ha progettato

e prodotto SoC tanto per i

propri prodotti quanto per

quelli di altri, ad esempio

per Apple.

Il primo SoC di Samsung fu

S3C44B0, basato su una CPU

ARM7, che operava alla fre-

quenza di 66 MHz. Poi venne

presentato S3C2xxx, che uti-

lizzava una CPU ARM9 e, nel

2010, S5PC110, poi ribattez-

zato Exynos 3110 e quindi

Exynos 3 Single. Questo

componente dai molti nomi

(è noto anche come Hum-

mingbird) è stato utilizzato

da Samsung nel proprio

smartphone Galaxy S, che

dispone di una CPU con li-

cenza ARM-Cortex-A8 e una

GPU PowerVR SGX540. Nel

2011 Samsung ha annuncia-

to il SoC Exynos 4210 per il

modello di telefono mobile

Galaxy S II e quindi il suo

successore (Exynos 4212)

in cui sono state aumentate

la frequenza di clock e il li-

vello di prestazioni. Per rea-

lizzare questo componente è

stato utilizzato un processo

HKMG (High-K Metal Gate)

da 32 nm che consente una

riduzione dei consumi del

30% rispetto alla generazio-

ne precedente. L’evoluzione

è proseguita con Exynos

5250, poi Exynos 5 Dual,

che utilizza una CPU ARM-

Cortex-A15 a doppio core

e un’interfaccia di memoria

con banda di 12,8 GB/s e

supporto USB3 e SATA3.

Con questo SoC è possi-

bile decodificare video a

1080p60 e contemporane-

amente mostrare un video

sul display del dispositi-

vo mobile con risoluzione

WQXGA (2560 x 1600) e ver-

so l’uscita HDMI di 1080p.

Per un modello di fascia alta,

il Galaxy S III, Samsung ha

sviluppato Exynos 4 Quad.

In questo processo evoluti-

vo i consumi si riducono co-

stantemente, mentre il livello

prestazionale è in continuo

aumento.

Fig. 2 – Schema a blocchi del SoC Samsung Exynos 5 Dual, un SoC dotato di due core Cortex-A15 operanti a

una frequenza di 1,7 GHz

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