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SYSTEM ON CHIP
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- ELETTRONICA OGGI 461 - APRILE 2017
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i SoC si parla da molti anni, ma
solo recentemente gli sviluppi
delle tecnologie microelettro-
niche hanno portato alla ribalta questi
componenti (o sistemi) nel ruolo di pri-
mi attori, in grado di sostituirsi ai mi-
croprocessori.
Un breve cenno storico
Di System-on-Chip si cominciò a parlare alla fine del secolo
scorso. Quando, nel 1999, Intel decise di progettare un mi-
croprocessore per i sistemi a basso costo, puntò su un’idea
nuova, affiancando al processore (che era basato sull’ar-
chitettura P6, quella del Pentium III), il controllore della me-
moria RAM e il controllore grafico. Il team di progettisti che
nel centro R&D di Haifa (Israele) lavorava sul nuovo compo-
nente, denominato Timna, era ormai in vista del lancio sul
mercato quando da Santa Clara giunse lo stop al progetto,
dovuto a un ripensamento di natura strategica. In ogni caso
questo lavoro pionieristico generò qualche valido frutto se,
dopo meno di un decennio, la stessa Intel poté presentare
sul mercato un nuovo SoC, il Tolapai (2007), indirizzato al
settore embedded, per poi annunciare all’IDF (Intel Deve-
loper Forum) 2008 di essere impegnata su quindici proget-
ti SoC per diverse aree di mercato. Fra questi componenti
rientravano Canmore (elettronica di consumo) e Atom Lin-
croft (per i sistemi ultraportatili UMPC), che sarebbero sta-
ti la base delle successive piattaforme Intel Moorestown e
Pineview.
Fotografia di un SoC
Il SoC nasce da un’idea, tutto sommato, abbastanza ovvia:
integrare in un solo chip tutte le funzioni di un sistema. Ma
è stato necessario attendere gli sviluppi delle tecnologie
submicrometriche per poter passare dal sogno alla realtà.
Il sopra citato Timna (sebbene rimasto allo stadio di sogno,
ma non certo per motivi tecnologici) utilizzava un processo
a 0,18 µm, era dotato di un bus a 133 MHz e integrava una
cache L2 di 128 kB.
Presente e futuro dei SoC
Andrea Cattania
La travolgente crescita dei sistemi mobili sta provocando
una vera e propria rivoluzione nella microelettronica, il cui
protagonista è il System-on-Chip
Come è ovvio, l’integrazione in un solo
chip di un processore centrale, del
controllore grafico, dei blocchi di me-
moria e delle interfacce in ingresso/
uscita (USB, Ethernet, wireless, Firewi-
re…) si traduce in una riduzione molto
spinta delle dimensioni e del consu-
mo energetico del sistema finale. Questa caratteristica de-
termina la graduale migrazione dei sistemi di elaborazione
e di comunicazione dai processori tradizionali ai SoC.
Con ogni probabilità, i processori general purpose non
sono destinati a scomparire, ma saranno confinati a par-
ticolari settori, come quello dei supercomputer. Da parte
loro, i SoC faranno la parte del leone nel mercato dei di-
spositivi portatili, dagli smartphone ai tablet, e di quelli in-
dossabili.
Lo scenario attuale
Oggi all’interno di ogni smartphone e di ogni tablet c’è un
SoC. Anche se Intel rimane il maggior produttore di chip
al mondo, il settore dei sistemi mobili è dominato da altre
società, come Qualcomm e Samsung, che utilizzano l’archi-
tettura ARM, sviluppata soprattutto in vista della riduzione
dei consumi energetici.
Qualcomm
è nota soprattutto per la suite di SoC Snapdra-
gon. Ogni membro di questa famiglia comprende più core
di CPU ARM, una GPU (unità di elaborazione grafica), un
modem wireless e tutte le risorse hardware e software ne-
cessarie per supportare i più diffusi prodotti mobili. I di-
spositivi a semiconduttori Snapdragon, a loro volta, sono
integrati nei chip che vengono utilizzati in numerosi siste-
mi, dai prodotti mobili Google Android ai dispositivi Win-
dows Phone.
Ma lo Snapdragon è un protagonista di questo mercato fin
dal novembre 2007, quando fu presentato il primo membro
della serie, il QSD8250, cui fece seguito quattro anni dopo
una seconda generazione di SoC Snapdragon con archi-
tettura Krait, in cui ogni core di processore può operare
alla velocità richiesta dalle specifiche esigenze di funzio-