隨著人工智能和機器學習(xi) 進一步集成到邊緣設備中，SoC將繼續在物聯網的發展中發揮關(guan) 鍵作用。我們(men) 可以期待看到新技術通過更好、更高效的半導體(ti) 製造和設計技術，將SoC帶入未來幾代更高的計算能力。SoC 在單個(ge) 芯片上集成了多種電子功能，而不是單功能芯片（如電源管理芯片）。高質量的 SoC 由在微型矽片上運行的硬件和軟件功能的內(nei) 聚集成組成。

其他半導體(ti) 產(chan) 品可以根據它們(men) 擠到一個(ge) 芯片上的晶體(ti) 管數量來鑒定;但是，此限定並不能準確反映 SoC 上集成的功能的質量和複雜性。事實上，在具有較小晶體(ti) 管數量的SoC上構建相同數量的功能實際上是精湛集成的標誌。  

索氏未知的曆史  

這可能會(hui) 讓業(ye) 內(nei) 的一些人感到驚訝，但一些SoC實際上早於(yu) SoC類別的正式引入。計算機曆史博物館聲稱第一個(ge) 真正的SoC出現在1974年的Micrama手表中。但是，快速瀏覽一下《電子藝術》（1989）就會(hui) 發現，這些圖表看起來很像SoC，具有步進電機控製、模數轉換器、串行I/O、集成ROM、定時器和事件控製器。這些早期的SoC有另一個(ge) 名稱，表明它們(men) 的功能而不是結構：應用特定標準產(chan) 品（ASSP）。  

在其大部分曆史中，SoC已經發展到公眾(zhong) 視野之外。由於(yu) 它們(men) 是由競爭(zheng) 激烈的科技公司開發的，因此它們(men) 的大多數早期概念都籠罩在知識產(chan) 權法的保密和保護中。然而，有明顯的技術經濟進步，使SoC不僅(jin) 成為(wei) 可能，而且是必要的。  

在20世紀90年代後期，手機革命激勵了在單個(ge) 芯片上集成多種功能。還記得手機曾經有多笨重嗎？舊手機包含至少十幾個(ge) 執行各種功能的芯片：處理網絡配置，用戶界麵和所有高級功能的CPU;與(yu) 中央處理器關(guan) 聯的內(nei) 存和閃存;基帶數字信號處理器，運行物理信道和語音編碼的數學密集型計算;以及管理射頻 （RF） 收發器的混合信號 IC。為(wei) 了繼續推進手機的功能並使其對消費者更具吸引力，製造商尋求進一步的集成和小型化。  

半導體(ti) IP的興(xing) 起開啟了這種整合的可能性。IP核和IP模塊是矽設計（而不是物理芯片），可以作為(wei) 更大係統的構建模塊集成到其他芯片設計中。IP 塊可以是內(nei) 存、I/O 或處理器內(nei) 核。半導體(ti) 公司開始在其芯片設計中添加處理器內(nei) 核和存儲(chu) 單元。當半導體(ti) IP公司將多個(ge) 模塊的設計作為(wei) 黑匣子出售時，多個(ge) 模塊的集成成為(wei) 可能，因此，SoC時代迎來了。 

今天的SoC可以比早期的計算機做得更多  

SoC將手機上的芯片數量減少了至少10倍。在單個(ge) 芯片上集成分立元件可顯著提高效率，從(cong) 而縮短 SoC 設計人員的互連時間並實現係統級優(you) 化，從(cong) 而顯著降低功耗。結果，手機變得越來越小，而性能卻在激增，電池續航時間更長。  

在過去的二十年中，隨著進一步集成和精心優(you) 化的出現，手機發展成為(wei) 智能手機。幾代人的SoC設計和優(you) 化為(wei) 技術改進提供了載體(ti) ，這些技術改進始於(yu) 早期的手機時代，並引領我們(men) 走到了今天的位置。  

崛起為(wei) 物聯網的基石  

SoC發展的另一個(ge) 重要催化劑是物聯網的出現。使用微型、高能效芯片將所有東(dong) 西連接到網絡的可能性意味著我們(men) 需要將越來越多的功能集成到單個(ge) 芯片上。對構建更快、可互操作的物聯網網絡的興(xing) 趣導致了無線SoC的興(xing) 起，它集成了RF收發器、通用微控製器單元（MCU）、眾(zhong) 多高性能外設（放大器、ADC、DAC）和非易失性存儲(chu) 器，以處理應用處理和網絡協議棧，同時為(wei) 無線網絡提供RF鏈路。  

無線 SoC 由硬件功能單元組成，包括運行軟件代碼的微處理器和通信子係統，用於(yu) 連接、控製、引導和連接這些功能模塊。SoC由許多執行單元組成，這些執行單元必須經常來回發送數據和指令，這意味著除了最瑣碎的SoC之外，所有SoC都需要通信子係統。最初，與(yu) 其他微型計算機技術一樣，使用數據總線架構，但現在許多設計都使用更稀疏的互連網絡。

現代無線 SoC 的一個(ge) 例子是矽實驗室 EFR32 係列 2 多協議。人們(men) 可以欣賞大量的集成子係統。  

物聯網終端節點產(chan) 品需要最佳的功耗和小型化。如果物聯網的目標是將電子設備連接到所有東(dong) 西上，那麽(me) 電子設備需要很小，並在小型電池上盡可能長時間地保持通電狀態。這是通過犧牲 SoC 的處理能力來實現的。  

與(yu) 可以在相對擴展的內(nei) 存存儲(chu) 上集成通用互操作操作係統的個(ge) 人計算機和智能手機不同，SoC為(wei) 了小型化和降低功耗而犧牲其處理能力和內(nei) 存大小。幸運的是，由於(yu) 無線物聯網SoC的特殊性，他們(men) 的軟件可以針對每個(ge) 特定的用例進行優(you) 化。雖然這可以實現更小、更高效的設備，但它增加了 SoC 軟件的複雜性。位於(yu) 較大係統中的 SoC 可能需要接口軟件才能在更大的係統中正常運行。對於(yu) 作為(wei) 物聯網終端節點運行的獨立 SoC，軟件堆棧要求變得非常複雜。公平地說，無線SoC由兩(liang) 個(ge) 主要相互依賴的子係統組成：軟件和芯片。  

無線 SoC 中另一個(ge) 非常重要的子係統是安全性。雖然安全性與(yu) 硬件和軟件糾纏在一起，但值得將其視為(wei) 自己的子係統，因為(wei) SoC的安全性僅(jin) 與(yu) 其最薄弱的環節一樣強大。物聯網設備可能會(hui) 遇到各種級別的威脅，因此需要每個(ge) 級別的安全性，包括固件、網絡和用戶身份驗證級別。  

走向邊緣和超越  

到2025年，全球聯網設備的淨資產(chan) 預計將增長到519億(yi) 。物聯網最受期待的發展之一是在邊緣設備中注入人工智能和機器學習(xi) 。邊緣智能是指收集和分析數據的過程，並在邊緣網絡上捕獲數據的位置附近提供見解。這些過程使物聯網網絡能夠在本地做出決(jue) 策，而不是將數據發送到雲(yun) 並接收決(jue) 策。邊緣智能在節能方麵帶來了回報，因為(wei) 無線 SoC 中最耗電的操作之一是射頻傳(chuan) 輸。除了節省電力外，在邊緣網絡上部署機器學習(xi) 還將消除將物聯網設備生成的大量數據傳(chuan) 輸到雲(yun) 的需要，這可能非常耗時，成本高昂，並導致數據隱私問題。  

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