SoC

 


1. 개요
2. 설명
3. 발열 문제 및 해결법
4. 목록


1. 개요

SoC는 ‘시스템 온 어 칩 ('''S'''ystem '''o'''n a '''C'''hip)’의 약자로 한 개의 칩에 완전 구동이 가능한 제품과 시스템이 들어 있는 것을 말한다. 즉, 단일한 칩 내에 CPU, GPU, RAM, ROM 등의 다양한 역할을 구현하는 체계이다.
'단일칩체계'라는 번역용어가 있으나, 통상 SoC라는 약칭을 사용한다. 참고로, 대한민국 내에선 SoC의 원어인 System on a chip에서 관사 'a'를 빼먹고 쓰는 경우가 많으며, 삼성전자가 운영하는 페이지조차도 관사를 빼먹고 있다. 하지만, 외국, 특히 영어권 국가에서는 기술 실무자들도 정식 명칭을 사용하는 경우 반드시 올바른 명칭을 사용하고 있다. 국내에서도, 대학원 시험, 논문 작성, 학회 토론과 같은 학술 영역에서도 정식 명칭을 제대로 사용하고 있으므로, 주의가 필요하다. 애초에 'a'가 빠지면 이 시스템의 특징을 살릴 수 없기 때문에 편의 여부를 떠나서 잘못된 표현일 수밖에 없다.

2. 설명

SoC는 주로 모바일 기기, 아두이노와 같은 전력 소비가 적은 즉 저전력 소비 디바이스에 효율적으로 사용된다. 주요 제조사는 퀄컴, Apple, 삼성 등이 있는데 퀄컴은 퀄컴 스냅드래곤, Apple은 Apple A 시리즈, 삼성은 엑시노스 시리즈 등이 있다.
이전에는 '''전원만 넣으면 작동하는''' 수준의 디바이스 원칩 솔루션을 의미했으나 그 의미가 상당히 바뀌어 주기억장치의 역할을 하는 RAM과 보조기억장치의 역할을 하는 NAND가 별도로 필요한 경우에도 SoC라고 통칭하는 경우가 많다. 자기완결성의 관점으로 보자면 SoC의 개념을 가장 잘 충족시키는 제품들은 내장RAM과 프로그래머블한 ROM이 보조기억장치와 주기억장치의 역할을 동시에 수행하는 작은 마이크로컨트롤러 계열의 제품들이다.
그러므로 SoC는 단일 칩만으로 자기완결성을 가졌는가에 의한 것이 아니라 주로 CPU와 연결된 시스템 버스[1]에 연동 되는 주변 장치들이 단일 칩으로 통합되었는가 여부이다.
예를들어 아이폰 12 Pro의 SoC 중 하나인 A14 Bionic 혼자서 전원 장치 및 직류 혼자서 처리 하는 것이 아닌, 다른 IC 칩 등과 같은 칩셋들이 각자의 역할을 해내듯이 SoC가 꼭 단일 칩만으로 자기 완결성을 가진 것은 아니므로 앞서 서술 했듯이 시스템 버스에 연동 되는 주변 장치들이 모두 SoC로 볼 수 있는 것이다.
거꾸로 말하면 시스템 버스에 주변 장치를 첨삭해야 할 경우 칩의 설계를 바꿔야 하는가 아니면 보드의 설계나 도터보드(daughterboard) 추가 여부만 변경 되는가에 따라 SoC의 여부를 판별할 수 있다.
위 내용을 다시 iPhone 12 Pro에 비유 해보자면 적절한 비유는 아니지만, A14 Bionic 칩셋을 CPU, GPU, RAM, ROM 등의 역할에서 직류 전원 공급장치로 바꾸려면 A14 Bionic 칩셋의 설계 자체를 바꾸거나 메인보드의 기판 회로들의 구조와 설계를 바꿔야 하는 것이다.

3. 발열 문제 및 해결법

이 문단을 읽기전 참고 해야 할 사항은 해당 정보들은 스마트폰에 탑제된 AP들을 기준으로 서술하니 다른 PCB 및 BGA와는 다소 차이가 있을 수도 있으니 그 점을 감안해야 한다.
초창기에는 단순하게 말 그대로 정보 통신만 수신, 송신 정도로 할 수 있는데에 그쳐 단순하게 그래픽 디스플레이와 비교적 단순한 SoC를 사용하였다.
하지만 점점 시대가 지남에 따라 응용 프로그램들의 그래픽 시뮬레이션의 업그레이드로 인해서 좀 더 복잡한 방정식을 해결해야 할 필요성이 생기기에 SoC가 급격하게 발전한 것이고, 그렇게 되어 오늘날 현재 우리가 사용하고 있는 스마트폰의 끊김 없는 다이나믹한 컴퓨팅을 즐길 수 있는 것이다.
하지만 사람이 고강도 운동을 빡세게 할 수록 체온이 올라 가듯이 얘네도 마찬가지로 복잡한 응용 프로그램을 구동하면 당연히 온도가 올라갈 수 밖에 없다. 그 이유는 열역학법칙과 에너지 보존 법칙때문.
인간의 쿨링 시스템 메커니즘은 체온이 올라가면 땀을 배출 시켜 바람에 말리는 방식이지만 얘네들이 생물도 아니고 스스로 액체 물질을 배출시킬 일이 없다.
그렇게 되어 2016년부터 스마트폰 및 모바일 AP 제조사에서 히트파이프를 도입하기 시작했다.

4. 목록

  • 퀄컴 MSM 시리즈 - 퀄컴 스냅드래곤
  • 인텔 아톰[2]
  • 브로드컴 BCM 시리즈
  • Texas Instruments OMAP
  • NVIDIA Tegra 시리즈
  • 프리스케일 i.MX515
  • 삼성전자 엑시노스
  • 애플 A시리즈
  • LG Nuclun
  • 텔레칩스 TCC 시리즈 - 옛날에는 잘나갔지만 요즘 들어서는 가성비에서는 위의 락칩 같은 물건에 밀리고 성능은 퀄컴 스냅드래곤이나 테그라 같은 것에 밀리다 못해 요즘은 락칩에게도 성능으로 밀린다...
  • ST에릭슨 Novathor - 국내에서는 잘 안 알려진 칩셋이나, 해외에서는 보급형 듀얼코어 스마트폰에 주로 쓰는 칩셋. 삼성의 갤럭시S3의 축소형인 갤럭시S3 미니뿐만 아니라 삼성의 해외향 보급형 모델인 갤럭시S 어드벤스드, 갤럭시 에이스2, 갤럭시 빔에도 들어갈 정도로 해외에서는 많은 스마트폰 제조회사에서 선호하는 칩셋. 그 밖에 소니의 엑스페리아 P, U, Go, Sola 등에도 탑제되어 있다.
  • 락칩 - 중국산 보급형 칩셋. 저가형 MP4, 중국제 태블릿 컴퓨터에 사용된다. 락칩을 탑제한 태블릿 컴퓨터는 옛날에는 싸구려 PMP보다도 못 한 사용감으로 악명이 높았으나 요즘에 나오는 제품들은 그럭저럭 쓸 만하다는 평이 있다.
  • Amlogic - 락칩과 마찬가지로 저가형 칩셋. 최근 락칩을 대신해 중국산 태블릿에 많이 쓰이고 있으며 2012년 초 중국에서 발매된 짝퉁 맥북에어에 쓰인 칩셋이 이 회사의 제품이다.
  • Allwinner
  • 미디어텍 Helio
  • 하이실리콘 Kirin - 화웨이의 자회사가 설계한 AP로, 삼성전자 엑시노스와 같은 경우라고 보면 된다. 중국업체들이 역시 많이 찾으며, 북한의 아리랑에서도 사용하고 있다.
  • 샤오미 Pinecone - 샤오미가 독자적으로 설계한 AP.관련 기사
  • 이외에 다수의 자체 아키텍처를 보유한 MCU 업체들 다수.
[1] ARM 사의 AMBA가 대표적인 시스템 버스이다.[2] 아톰 시리즈는 베이트레일, 체리트레일부턴 4코어

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