SOC

Qu’est-ce qu’un SOC ?

Un SOC (System On a Chip) intègre les fonctions d’un système sur un seul circuit intégré.

Les systèmes classiques sont constitués de plusieurs puces (microprocesseurs, mémoire, dispositifs graphiques, dispositifs de communication, etc.), mais les SOC intègrent ces fonctions sur un seul circuit intégré pour réaliser un système compact et performant.

Utilisations des SOC

Les SOC sont largement utilisés dans divers domaines d’utilisation, notamment les smartphones, les tablettes, les systèmes embarqués, les appareils IoT et les automobiles. Les SOC installés dans ces appareils servent de partie centrale pour le contrôle des appareils, contribuant ainsi à la multifonctionnalité et à la miniaturisation des appareils.

1. Appareils mobiles

Les appareils mobiles tels que les smartphones et les tablettes utilisent des SOC pour réaliser leurs fonctions. Diverses fonctions telles que le processeur, le traitement graphique, la mémoire, les fonctions de communication et les capteurs sont intégrées sur un seul circuit intégré.

2. Systèmes embarqués

Les SOC sont largement utilisés dans les systèmes embarqués. Les SOC sont utilisés dans une grande variété de systèmes embarqués tels que les automobiles, les appareils électroménagers, les contrôles industriels et les équipements médicaux, permettant des fonctions avancées et un traitement en temps réel.

3. Dispositifs IoT (Internet des objets)

Les appareils IoT nécessitent des capteurs, des fonctions de communication et de traitement des données, etc. Les SOC peuvent fournir des fonctionnalités avancées et des capacités de communication malgré leur petite taille et leur faible consommation d’énergie. Les exemples incluent les appareils domestiques intelligents, les nœuds de capteurs et les appareils portables.

4. Équipements de réseau

Les SOC sont également utilisés dans les équipements de réseau tels que les routeurs, les commutateurs et les dispositifs de sécurité de réseau. Les équipements de réseau à haute performance peuvent être réalisés en intégrant des fonctions de traitement des données et de communication à grande vitesse.

5. Équipements audiovisuels

Les SOC sont également utilisés dans les équipements audiovisuels tels que les téléviseurs, les équipements audio et les appareils photo numériques. Diverses fonctions telles que le traitement vidéo, le traitement audio et les interfaces sont intégrées dans un seul circuit intégré.

6. Systèmes automobiles

Dans les systèmes automobiles, les SOC sont au cœur des systèmes embarqués. Diverses fonctions telles que le contrôle du véhicule, les systèmes d’aide à la conduite, le divertissement et les communications sont gérées de manière globale par les SOC afin d’améliorer le confort et la sécurité.

Principe du SOC

Les SOC, tels qu’ils sont décrits ci-dessus, sont un moyen de regrouper toutes les fonctions au sein d’un seul circuit intégré afin d’obtenir la fonctionnalité souhaitée du système. Les données de conception de chaque fonction sont fournies sous forme de blocs de circuits, soit à titre onéreux, soit gratuitement.

En sélectionnant les fonctions requises parmi ces blocs et en les arrangeant/connectant à l’aide d’outils de conception, il est possible d’obtenir des données de conception pour des circuits intégrés dotés des fonctions souhaitées. Les dispositifs suivants sont proposés sous forme de blocs de circuits.

1. Microprocesseurs

Dans la plupart des cas, un microprocesseur (CPU) est installé. Cela permet de réaliser différentes fonctions par le biais d’un logiciel.

2. Dispositifs de mémoire

La mémoire utilisée par l’unité centrale est également installée. Elle sert principalement à stocker des données et des programmes, par exemple la mémoire cache, la mémoire vive et la mémoire morte.

3. Dispositifs de traitement graphique

Des fonctions de traitement graphique peuvent être incluses. Elles permettent un affichage graphique avancé, tel que la lecture vidéo, le traitement d’images et les graphiques en 3D.

4. Interfaces d’entrée/sortie

Une variété d’interfaces utilisées pour la connexion à des dispositifs externes sera fournie. Les exemples incluent l’USB, le HDMI, l’Ethernet et le Wi-Fi.

5. Fonctions de communication

Souvent équipés de fonctions de communication pour divers protocoles de communication (par exemple Bluetooth, NFC, LTE), permettant des connexions réseau et la transmission et la réception de données en série.

6. Traitement des signaux des capteurs

Des circuits de traitement des signaux analogiques provenant d’accéléromètres, de gyroscopes, de capteurs magnétiques, de capteurs optiques, etc. et des convertisseurs A/N pour les convertir en données numériques peuvent être inclus.

La possibilité d’intégrer ces dispositifs sur une seule puce a permis de créer des systèmes très performants mais peu encombrants et consommant peu d’énergie.

Autres informations sur les SOC

Processus de développement des SOC

Le développement des SOC repose sur le processus suivant :

1. Sélection et conception des fonctions
Le processus de conception du SOC consiste d’abord à sélectionner les fonctions requises et à définir les spécifications de conception. Cela doit inclure toutes les fonctions nécessaires à l’utilisation spécifique, telles que les processeurs, la mémoire, les interfaces d’entrée/sortie, les fonctions de réseau et les capteurs.

2. Conception du matériel
Effectuer la conception matérielle des fonctions sélectionnées. Elle est réalisée par des circuits concrets, tels que des circuits numériques, des circuits analogiques, des blocs de mémoire et des circuits d’interface. Les techniques de conception utilisées sont les schémas, les organigrammes et le HDL (Hardware Description Language).

3. Intégration et placement de la puce
Une fois la conception du circuit terminée, les blocs matériels sont placés sur une seule puce, qui contient des informations sur les interconnexions des circuits, le routage des signaux, le routage de l’alimentation, etc. Des outils de conception automatisés sophistiqués peuvent être utilisés ici pour garantir une disposition efficace et fiable de la puce.

4. Fabrication de l’appareil
Une fois la conception et la mise en page du circuit terminées, la conception du processus de fabrication prend place. Ce processus comprend la fabrication de plaquettes de semi-conducteurs, la formation de transistors et de circuits, et la création de couches d’interconnexion. Enfin, la puce est fabriquée et scellée dans un boîtier.

5. Développement de logiciels
Les SOC sont des systèmes qui comprennent à la fois des logiciels et du matériel. Le développement de logiciels comprend le développement de microprogrammes, de pilotes et de logiciels d’utilisation qui fonctionnent avec le matériel pour satisfaire les fonctionnalités.

6. Vérification et test
Le SOC achevé est ensuite vérifié et testé. Il s’agit de vérifier le fonctionnement des circuits, de contrôler la précision des signaux et de tester le système. Les défauts sont corrigés et optimisés pour garantir la qualité et la fiabilité.

Les processus susmentionnés permettent d’obtenir des SOC qui intègrent plusieurs fonctions sur une seule puce et complètent les fonctionnalités de systèmes avancés.