บางคนอาจจะไม่เคยได้ยินคำว่า SoC หรือ System on Chip หรือใครที่อยู่ในวงการสมาร์ทโฟนก็อาจจะเคยได้ยินกันมาบ้างว่า ชิปบนสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตนั้นล้วนแต่เป็นชิปแบบ SoC แล้ว SoC มันคืออะไรกันแน่นะ วันนี้จึงจะมาสรุปข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ SoC กันค่ะ
SoC คืออะไร ต่างจากหน่วยประมวลผลแบบอื่นอย่างไรกันนะ
SoC ย่อมาจากคำว่า System on Chip ซึ่งเมื่อแปลตรงตัวในภาษาไทยก็คือ “ระบบที่อยู่บนชิป” นั่นก็คือ การออกแบบชิปโดยนำวงจรและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ที่เป็นส่วนประกอบบนคอมพิวเตอร์หลายๆ ตัวรวมถึงไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโพรเซสเซอร์ไปไว้ในบนชิปเพียงตัวเดียว
ภาพแสดงถึงส่วนประกอบที่ถูกรวมอยู่ภายใน SoC
Photo by appcodelabs
จุดเริ่มต้นของ SoC
เทคโนโลยีชิป SoC นั้นได้ถูกประดิษฐ์สำเร็จครั้งแรกในนาฬิกาดิจิตอลในปี 1974 ซึ่งสำหรับตัว SoC ที่อยู่บนนาฬิกาดิจิตอลเรือนนี้ได้รวมแผงวงจร LCD สำหรับหน้าจอนาฬิกา วงจรจับเวลา กับชิป Intel 5810 CMOS เข้าเป็นชิปเดียวกันจากจุดเริ่มต้นตรงนี้นำไปสู่การพัฒนาชิป SoC เครื่องคิดเลขอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงสำหรับสมาร์ทโฟนอีกด้วย
ความแตกต่างของ SoC เมื่อเทียบกับ CPU สำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ
1. ขนาด
ขนาดของชิป SoC จะมีขนาดใหญ่กว่า CPU สำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะเพียงเล็กน้อย แต่ฟังก์ชันการใช้งาน SoC นั้นมีมากกว่า CPU อยู่มาก เนื่องจากภายใน SoC บีบอัดหลายๆ ส่วนประกอบให้อยู่ภายในชิปเพียงอันเดียวได้ ด้วยเนื่องจากส่วนประกอบที่อยู่ภายใน SoC นั้นแทบจะมีทุกอย่างในชิปเพียงหนึ่งอัน ส่วน CPU สำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะไม่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเองเดี่ยวๆ แต่จำเป็นจะต้องมีหน่วยความจำหลัก รวมถึงอุปกรณ์ต่อพ่วงภายนอกต่างๆ ทำให้สถาปัตยกรรมชิปแบบ SoC นั้นได้รับความนิยมเป็นอย่างมากบนอุปกรณ์พกพาอย่างสาร์ทโฟน หรือแท็บเล็ต
2. ความสามารถในการปรับแต่ง
เมื่อเทียบความสามารถในการปรับแต่งในการใช้งานแล้ว SoC ไม่สามารถเพิ่ม RAM หรือเปลี่ยน GPU ที่อยู่ภายในชิปได้เลย ทำให้สิ่งนี้เป็นข้อเสียของ SoC ซึ่งตรงข้ามกับการใช้งานคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะที่จะมีเมนบอร์ดที่เป็นตัวกลางในการรวบรวมอุปกรณ์สำคัญต่างๆ สำหรับคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันบนแผงวงจรที่เราจะสามารถเปลี่ยนถอด หรือปรับแต่งได้ตามความต้องการของผู้ใช้งาน เช่น การเพิ่มหน่วยความจำหลัก(RAM) การเพิ่มอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหรือฮาร์ดดิสก์ การเปลี่ยนการ์ดจอ(GPU) หรือความถึงการเปลี่ยนหน่วยประมวลผล(CPU)
ภาพส่วนประกอบภายใน SoC
Photo by SemiEngineering
ภาพส่วนประกอนภายในเมนบอร์ดสำหรับ PC
Photo by CCM
สองภาพนี้แสดงให้ถึงความแตกต่างของ SoC ที่รวมทุกอย่างเข้าไปในชิปใบเดียว กับเมนบอร์ดสำหรับสำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะได้อย่างชัดเจน
ส่วนประกอบสำคัญภายใน SoC
1. หน่วยประมวลผล
หน่วยประมวลผลเป็นหัวใจสำคัญสำหรับการประมวลผลของ SoC ซึ่งจะเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโพรเซสเซอร์ก็ได้ ขึ้นอยู่ความต้องการของผู้ใช้งานและผู้ออกแบบ
2. หน่วยความจำ
หน่วยความจำภายใน SoC อาทิเช่น ROM, RAM, EEPROM หรือ Flash อาจจะมีเพียงอย่างใดอย่างหนึ่งหรือมีทั้งหมดเลยก็ได้
3. อุปกรณ์ต่อพ่วง
อุปกรณ์ต่อพ่วงจะเป็นส่วนที่ทำให้ชิป SoC สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่อยู่ภายนอกได้ อย่างเช่น UART, USB, I2C, HDMI เป็นต้น
การออกแบบชิป SoC แต่ละตัวก็ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้งานด้วย ทำให้อาจจะมีส่วนประกอบภายในที่อาจไม่ได้พูดถึงในนี้ด้วยเช่นกัน อย่างเช่น ส่วนประมวลผลกราฟิก หรือส่วนประมวลผลเลขทศนิยม
ตัวอย่างของ SoC ที่เราเจอในชีวิตประจำวัน
Snapdragon
Snapdragon เป็นชิปประมวลผลที่ออกแบบโดย Qualcomm ซึ่งเป็นชิปแบบ SoC ที่ใช้สถาปัตยกรรมแบบ ARM ซึ่งหลายๆ คนอาจจะคุ้นชื่อกันดีว่าเป็นชิปประมวลผลบนสมาร์ทโฟน Android นั่นเอง ซึ่งชิป Snapdragon จะเน้นไปในส่วนของการประมวลผลกราฟิก (GPU) และการเชื่อมต่อเครือข่ายไร้สาย อย่างเช่น Bluetooth Wi-Fi 4G และ 5G รวมถึงการพัฒนา AI Engine เพื่อการใช้งานอย่างเต็มประสิทธิภาพบนสมาร์ทโฟน
ตัวอย่างส่วนประกอบภายในในชิป Snapdragon 865
Photo by Ars Technica
M1 Chip
Apple M1 เป็นชิปแบบ SoC ที่ใช้สถาปัตยกรรมแบบ ARM ตัวแรกจากทาง Apple โดยทาง Apple ได้กล่าวว่า Apple M1 มาพร้อมกับคอร์ CPU ที่เร็วที่สุดในโลกในซิลิคอนพลังงานต่ำ ประสิทธิภาพ CPU ต่อวัตต์ที่ดีที่สุดในโลก โดยภายในชิป M1 มีส่วนสำหรับประมวลผลกราฟิกในตัวที่เป็น Neural Engine โดยชิปนี้ได้เริ่มนำมาใช้บน Mac, iPad Pro รุ่นที่ 5 รวมถึง iPad Air รุ่นที่ 5
ส่วนประกอบภายใน Apple M1
Photo by MacWorld
