SoC (System on Chip)

1. SoC (System on Chip) 의 개념 및 특장점

개념	특장점
구동 가능한 시스템을 단일 칩(single chip)으로 구현 위해 CPU, 메모리, DSP 등 주요 소자를 내장한 시스템 반도체	– 제품 소형화 및 가격 경쟁력 확보 – 고성능, 저전력, 시스템 안정화 – 제품 개발 및 조립이 용이함

• 2000년대 이후 nm 수준의 초정밀 임베디드 기술의 발달로 SoC를 적용한 폼팩터 소형화로 스마트폰, 태블릿 등 전자기기뿐아니라 지능형 CCTV, 스마트카, 헬스케어, 인공위성 등 다양한 산업분야로 확산
• 단일 칩(single chip)으로 구현하므로 System on a Chip 으로 표현하기도 함

 

2. SoC의 구성도/구성요소 및 기술요소

(1) SoC의 구성도/구성요소

구성도	구성요소
	프로세서	– 마이크로 프로세서 / 컨트롤러 – RISC, WDT(워치독 타이머)
	메모리	– RAM, ROM, EEPROM – Flash Memory
	인터페이스	– USB, Ethernet, USART – Wi-Fi, Bluetooth
	신호처리	– DSP(Digital Signal Processor) – VLIW 등 SIMD 파이프라인

(2) SoC의 기술 요소

구분	기술 요소	역할
설계 구조화	하드웨어 블록 링크	다양한 칩/소자 기능 블록 설계
	FPGA 에뮬레이션	설계 후 에뮬레이션 기반 검증
	하드웨어 기술언어	VeriLog, VHDL 등 H/W 프로그래밍
구조 통합화	H/W, S/W 통합화	H/W 모듈과 S/W 드라이버 통합
	배선 최적화	통합된 모듈의 배선 구조 최적화
	타이밍 최적화	전압, 전류 및 타이밍 통합 검증
구조 고도화	히트 파이프	고성능 연산 시 발열 제어
	Gate-All-Around	핀펫(FinFET) 대비 높은 전력 효율
	ASIP	프로세스 특화 Instruction Set 고도화

• 단일 칩에 RISC 기반 프로세서와 메모리, 신호처리 등의 기능을 자체 내장하여 하나의 시스템으로 구성되며, 출시 제품으로 Snapdragon(Qualcomm), Tegra(NVIDIA), Atom(Intel), Exynos(Samsung) 등

 

3. SoC의 한계점 및 극복 방안

한계점	극복 방안
– 개발 비용 및 시간 증가 – 설계 복잡성 증가, 검증 어려움 – 미세공정 한계 및 발열 문제	– 개발/검증된 SoC 설계 자산(IP) 재사용 – H/W 전문 검증 및 S/W 통합 검증 도구 개발 – 히트 파이프 등 냉각 성능 확보 연구

• 스마트폰, 자동차, 헬스케어 등 응용 분야에 따라 제품 크기, 성능, 저전력, 가격 등 우선순위를 결정해야하며, 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 개발해야 최적화 가능

 
[참고]

• KOCW, SoC 구조 및 설계 – 금오공과대학교
• Wikipedia, System on a chip