Hệ thống trên chip (SoC) là một loại mạch tích hợp trong đó nhiều thành phần như bộ vi xử lý, bộ nhớ, mạch analog và logic kỹ thuật số khác, cùng với các thiết bị ngoại vi I/O, đều được tích hợp vào một chip đơn. Một SoC thường chứa sự kết hợp của các bộ xử lý có thể lập trình, các khối phần cứng chuyên dụng và bộ nhớ nhúng.
SoC mang lại nhiều lợi ích cho người dùng như hiệu suất được cải thiện, chi phí sản xuất thấp hơn, hiệu quả sử dụng năng lượng và thu nhỏ. Ý tưởng đằng sau SoC là có nhiều thành phần của hệ thống, chẳng hạn như bộ xử lý, bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi, trong một con chip tích hợp để có thể giảm chi phí tổng thể. Khi công nghệ tiến bộ, SoC có khả năng thực hiện các nhiệm vụ lớn hơn và phức tạp hơn, giúp mở ra tiềm năng mới cho các ứng dụng di động và nhúng.
SoC thường được gọi là Hệ thống trên Chip hoặc SOC và đôi khi được gọi là mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC). Tùy thuộc vào thiết kế SoC, chúng có thể chứa các giao diện như I2C, UART, SPI, CAN, USB và Ethernet. SoC thường được các nhà sản xuất phát triển để phù hợp với một ứng dụng hoặc phân khúc thị trường cụ thể và do đó chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống nhúng và nền tảng điện toán di động.
Do có nhiều thành phần được tích hợp trong SoC nên chúng cực kỳ linh hoạt và có thể tìm thấy trong các thiết bị như điện thoại thông minh, thiết bị IoT, máy chơi game, máy nghe nhạc kỹ thuật số, hệ thống nhúng và thiết bị điện tử tiêu dùng như TV và máy thu radio. . SoC cũng được sử dụng trong các ứng dụng y tế, hàng không vũ trụ và quân sự.
Thiết kế SoC là sự kết hợp của hai phương pháp thiết kế: ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) và thuật toán thiết kế hệ thống. HDL mô tả cấu trúc điện/logic cơ bản của hệ thống trong khi thuật toán thiết kế hệ thống mô tả hành vi của hệ thống. Ví dụ về các thuật toán thiết kế hệ thống bao gồm đường dẫn dữ liệu, máy trạng thái và bộ lọc kỹ thuật số.
Tóm lại, Hệ thống trên chip (SoC) là một mạch tích hợp duy nhất kết hợp nhiều thành phần bao gồm bộ vi xử lý, bộ nhớ, mạch analog và kỹ thuật số cũng như các thiết bị ngoại vi I/O. SoC thường chứa sự kết hợp của các bộ xử lý có thể lập trình, các khối phần cứng chuyên dụng và bộ nhớ nhúng và chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống nhúng và nền tảng điện toán di động. Do có nhiều thành phần được tích hợp trong SoC, chúng mang lại nhiều lợi ích cho người dùng như hiệu suất được cải thiện, chi phí sản xuất thấp hơn, hiệu quả sử dụng điện năng và thu nhỏ.
