info@panadisplay.com
Sistem na čipu (SoCs) Ciljevi

Sistem na čipu (SoCs) Ciljevi

Mar 08, 2019

Sistem na čipu (SoCs)


Potrošnja energije

Sistemi na čipu su optimizirani da minimiziraju električnu energiju koja se koristi za obavljanje funkcija SoC-a. Većina SoC-ova mora koristiti nisku snagu. SoC sistemi često zahtevaju dugo trajanje baterije (kao što su pametni telefoni), mogu potencijalno trošiti mesece ili godine bez potrebe za napajanjem da bi se održala autonomna funkcija, i često su ograničeni u korišćenju energije od strane velikog broja ugrađenih SoC-ova koji su umreženi u jednom području. Osim toga, troškovi energije mogu biti visoki, a ušteda energije će smanjiti ukupne troškove vlasništva SoC-a. Konačno, otpadna toplota od velike potrošnje energije može oštetiti druge komponente kruga ako se rasipa previše topline, dajući drugi pragmatični razlog za očuvanje energije. Količina energije koja se koristi u krugu je integralna potrošnja energije u odnosu na vrijeme, a prosječna stopa potrošnje energije je proizvod struje po naponu. Ekvivalentno, po Ohmovom zakonu, snaga je trenutni kvadratni otpor ili kvadratni napon podijeljen sa otpornošću:


{showstyle P = IV = {frac {V ^ {2}} {R}} = {I ^ {2}} {R}} {displaystyle P = IV = {frac {V ^ {2}} {R}} = {I ^ {2}} {R}}

Sistemi na čipu su često ugrađeni u prenosive uređaje kao što su pametni telefoni, GPS navigacioni uređaji, digitalni satovi (uključujući pametne satove) i netbook računari. Kupci žele dugo trajanje baterija za mobilne računarske uređaje, što je još jedan razlog da potrošnja energije mora biti minimizirana u sistemima na čipu. Multimedijalne aplikacije se često izvršavaju na ovim uređajima, uključujući video igre, video streaming, obradu slika; sve to je u posljednjih nekoliko godina naraslo u složenosti računanja sa zahtjevima korisnika i očekivanjima za kvalitetnijim multimedijalnim sadržajima. Računanje je zahtjevnije jer se očekivanja kreću prema 3D videu u visokoj rezoluciji s višestrukim standardima, tako da SoC-ovi koji izvode multimedijalne zadatke moraju biti kompjuterski sposobna platforma dok su male snage za pokretanje standardne mobilne baterije.


Performanse po vatu

Pogledajte i: Zeleno računanje

SoC-ovi su optimizirani da maksimiziraju energetsku efikasnost u performansama po vatu: maksimiziraju performanse SoC-a s obzirom na budžet korištenja energije. Mnoge aplikacije, kao što su ručno računanje, distribuirana obrada i inteligentna inteligencija, zahtijevaju određeni nivo računskih performansi, ali je snaga u većini SoC okruženja ograničena. ARM arhitektura ima veće performanse po vatu od x86 u ugrađenim sistemima, tako da je preferirana nad x86 za većinu SoC aplikacija koje zahtijevaju ugrađeni procesor.


Otpadna toplota

Glavni članak: Proizvodnja toplote u integriranim krugovima

Vidi također: Upravljanje toplinom u elektroniki i toplinska snaga dizajna

SoC dizajni su optimizirani kako bi se smanjila količina otpadne topline na čipu. Kao i kod drugih integriranih krugova, toplina generirana zbog visoke gustoće snage predstavlja usko grlo za daljnju minijaturizaciju komponenti. Gustoća snage integrisanih kola velike brzine, posebno mikroprocesora i uključujući SoCs, postala je veoma neujednačena. Previše otpadne toplote može oštetiti sklopove i smanjiti pouzdanost kruga tokom vremena. Visoke temperature i termički stres negativno utiču na pouzdanost, migraciju stresa, smanjenje srednjeg vremena između kvarova, elektromigracija, vezivanje žice, metastabilnost i druge degradacije performansi SoC-a tokom vremena.


Konkretno, većina SoC-ova je u maloj fizičkoj površini ili volumenu i stoga su efekti otpadne topline složeni jer ima malo prostora za difuziju iz sistema. Zbog visokog broja tranzistora na modernim uređajima zbog Moorovog zakona, često je raspored dovoljne propusnosti i visoke gustine tranzistora fizički izvediv iz procesa proizvodnje, ali bi rezultirao neprihvatljivo visokim količinama topline u volumenu kruga.


Ovi termalni efekti primoravaju SoC i druge dizajnere čipa da primenjuju konzervativne margine dizajna, stvarajući manje efikasne uređaje za ublažavanje rizika od katastrofalnih kvarova. Zbog povećane gustine tranzistora, kako se dužina skale smanjuje, svaka generacija procesa proizvodi više toplinske snage od prethodne. Ujedinjujući ovaj problem, arhitekture sistema na čipu su obično heterogene, stvarajući prostorno nehomogene toplotne fluksove, koji se ne mogu efikasno ublažiti ravnomjernim pasivnim hlađenjem.