järjestelmäpiirejä

Järjestelmäpiiri (SoC, system-on-a-chip) on integroitua piiri, jossa suurin osa elektronisen järjestelmän toiminnoista on koottu yhdelle tai pienelle määrälle siruja. SoC-ratkaisut sisältävät tyypillisesti useita CPU-ytimiä sekä välimuistin, grafiikkaprosessorin, signaalinkäsittelyyn tarkoitetun yksikön sekä erilaisia oheislaitteita ja liitäntöjä kuten USB, PCIe ja Ethernet. Monissa SoC:issa on lisäksi integroituna langattomia yhteyksiä (esim. Wi‑Fi, Bluetooth sekä 4G/5G). Osa SoC-isteistä sisältää myös kuvankäsittelyyn, tekoälyyn tai kryptografiaan tarkoitetut kiihdyttimet. Tällainen korkea integrointi mahdollistaa pienemmän koon, paremman energiatehokkuuden ja kustannushyödyt.

SoC-arkkitehtuureissa käytetään usein erilaisia CPU-ytimiä, kuten ARM- tai RISC-V -perustaisia malleja. Muistia voi olla sekä sisäisesti (SRAM) että ulkoisesti (DRAM) sekä on-chip väylä- ja muistiohjain. Rakenne voidaan räätälöidä eri käyttötarkoituksiin, jolloin yhdellä piirillä voidaan tukea mobiilia, IoT-, auto- tai robottikäyttöä. Valmistus tapahtuu edistyneillä nanotekniikan prosesseilla, jolloin tiheys, suorituskyky ja virrankulutus voivat parantua.

Kehittäminen on kallista ja monimutkaista, koska siihen sisältyy IP-lisensoinnit, järjestelmäarkkitehtuurin optimointi sekä ohjelmisto- ja ajurituen kehittäminen. Turvallisuus, luotettavuus ja lämpötilan hallinta ovat keskeisiä haasteita. Esimerkkejä SoC-valmistajista ovat Qualcomm, Apple, Samsung, MediaTek ja Broadcom; Raspberry Pi käyttää Broadcomin SoC-pohjaisia ratkaisuja. SoC-tekniikkaa käytetään laajasti, koska se mahdollistaa korkean suorituskyvyn pienessä tilassa ja energianhallinnan optimoidun kokonaisuuden.