تراشه SoC چیست؟ هر آنچه باید درباره تراشه‌های گوشی‌های هوشمند بدانید

شکی نیست طی چند دهه گذشته گوشی‌های هوشمند مدرن یکی از وسایل الکترونیک شگفتی‌ساز هستند. شما می‌توانید با استفاده از این دستگاه نسبتاً کوچک، خیلی از کارهای خود را انجام دهید. می‌توان متصور شد که این موضوع برای کسانی که در دهه ۷۰ میلادی زندگی می‌کردند، همچون یک داستان علمی-تخیلی‌ و غیرقابل باور باشد. گرچه گوشی‌های هوشمند تلفیقی از فناوری‌های مختلفی هستند، اما با وجود تراشه SoC در بخش مرکزی این دستگاه‌ها، انجام هر کاری ممکن است.

هدف از این مقاله این نیست که درباره چگونگی عملکرد تراشه SoC در گوشی‌های هوشمند مدرن صحبت کنیم یا توجه علاقه‌مندان به تلفن‌های هوشمند را جلب کنیم. ما در این مطلب از برتر دیجیتال تلاش داریم با ارائه اطلاعات مفید پیرامون سیستم روی تراشه (SoC) به شما کمک کنیم که در هنگام خرید یک گوشی هوشمند جدید انتخابی آگاهانه داشته باشید.

آیا پردازنده‌، تراشه‌ SoC و چیپست یک چیز هستند؟

علاقه‌مندان به صنعت گوشی‌های هوشمند معمولاً به کلمه «پردازنده» می‌خندند و به شما می‌گویند که System on a Chip) SoC) به مفهموم سیستم روی تراشه یا «چیپست» اصطلاح دقیق‌تری است. با این وجود، تنها چیزی که باید بدانید این است که اغلب «پردازنده»، «SoC» و «چیپست» در یک گوشی هوشمند به همان ماهیت اشاره می‎‌کنند، حتی اگر اصطلاح‌های کاملاً دقیقی نباشند.

کلمه پردازنده به صورت کلی برای نشان دادن واحد پردازش مرکزی موجود در رایانه‌های رومیزی به کار می‌رود. SoC های مدرن نیز دارای CPU یا پردازنده هستند، اما این فقط یکی از اجزای سازنده یک تراشه SoC محسوب می‌شود. بنابراین، پاسخی که دنبال آن هستید، این است: اگرچه تراشه SoC و پردازنده در اصل یکسان نیستند اما با گذشت زمان، SoC را یک پردازنده یا چیپست تلقی می‌کنند. ممکن است این موضوع کمی گیج‌کننده باشد، به همین خاطر سعی می‌کنیم این موضوع را شفاف‌تر بیان کنیم.

اگر تراشه SoC یک پردازنده محسوب نمی‌شود، پس چیست؟

اگر تراشه SoC یک پردازنده نیست، پس واقعاً چیست؟ شاید تشبیه SoC به مغز انسان، رایج‌ترین پاسخی است که شنیده‌اید، اما بهتر است برای درک عمیق‌تر SoC، آن را نه به عنوان مغز انسان بلکه به عنوان سر انسان در نظر بگیرید. بله، درست متوجه شده‌اید. ممکن است این تشبیه کمی خنده‌دار باشد، اما تجسم تراشه SoC به عنوان سر انسان و مغز به عنوان پردازنده ساده‌تر است. درست همانند سر که بسیاری از اعضای بدن انسان را یکپارچه می‌کند، SoC نیز شامل اجزای مختلفی است. بسیاری از این اجزا همچنین به پردازنده کمک می‌کنند و موجب عملکرد بهتر آن می‌شوند.

شما می‌توانید SoC را به عنوان مهم‌ترین قسمت یک گوشی هوشمند در نظر بگیرید. این سیستم تقریباً به عنوان یک واحد عمل می‌کند و تقریباً مسئول رسیدگی به هر موردی است که شما از گوشی هوشمند خود انتظار دارید. این کارها از عملکردهای نسبتاً پیش پا افتاده نظیر برقراری و دریافت تماس گرفته تا کارهای پیچیده‌تری را شامل می‌شود. از جمله این موارد می‌توان به استفاده از دوربین گوشی برای ضبط ویدیو و عکاسی، همچنین ویرایش و گرفتن خروجی از یک طرح گرافیکی با استفاده از اپلیکیشن‌های ویرایش فیلم و عکس اشاره کرد.

معماری ARM چیست؟

یکی از نام‌های دیگری که ممکن است در زمان صحبت درباره SoC شنیده باشد، ARM است. آنچه که در این باره باید بدانید این است که ARM نام یک شرکت بریتانیایی‌ست. این کمپانی لایسنس معماری ARM، مجموعه دستور‌العمل‌ها و طراحی هسته CPU را در اختیار دارد. تقریباً بیشتر شرکت‌هایی که تراشه‌های SoC می‌سازند از این معماری استفاده می‌کنند.

مهم نیست که گوشی هوشمند شما چه برندی دارد و سوای اینکه از چه SoCای استفاده می‌کند، مسلماً مبتنی بر معماری ARM است.

زمانی که خبر معرفی یک گوشی هوشمند جدید را می‌خوانید، چیزهای زیادی درباره ARM خواهید شنید. مخصوصاً زمانی که به بخش معرفی مشخصات SoC می‌رسید. به عنوان نمونه، این مطالب بیشتر روی این موضوع مانور می‌دهند که یک SoC خاص از چه نوع هسته‌هایِ ARM Cortex استفاده می‌کند.

اطلاعات اضافی: جالب است که بدانید بیشترِ تولیدکنندگان SoC این قطعه را در کارخانه‌های خود تولید نمی‌کنند. از جمله این شرکت‌های مطرح می‌توان از اپل، کوالکام، مدیاتک، هواوی و Unisoc نام بُرد. در عوض، آن‌ها این وظیفه را به شرکت‌های تخصصی تولیدکننده قطعات نیمه هادی می‌سپارند. TSMC و Globalfoundries و SMIC از جمله شاخص‌ترین فعالان حوزه قطعات نیمه هادی هستند. سامسونگ یکی از شرکت‌های سازنده تراشه‌های SoC گوشی‌های هوشمند است که توانایی طراحی SoCهای مبتنی بر معماری ARM مختص به خود را داراست. علاوه بر این، سازنده سری محصولات گلکسی این تراشه‌ها را در کارخانه‌های خود تولید می‌کند.

یک SoC شامل چه اجزایی است؟

یک سیستم روی یک تراشه مدرن معمولاً اجزای زیر را با همدیگر ادغام می‌کند.

واحد پردازش مرکزی (CPU)

مهم‌ترین بخش یک گوشیِ مدرن، CPU آن است که در اصل، مغز تلفن هوشمند شما محسوب می‌شود. یک پردازنده مرکزی تلفن‌های هوشمندِ مدرن معمولاً دارای چند هسته است و عملکرد آن با واحد گیگاهرتز (GHz) سنجیده می‌شود. وقتی در خصوص عملکرد یک گوشی صحبت می‌شود، اغلب شاهد استفاده از عباراتی نظیر «Cortex-A77» و «Cortex-A53» استفاده می‌گردد. این‌ها نام همان هسته‌های CPU است که در SoC جای گرفته است.

واحد پردازش گرافیک (GPU)

اگرچه یک CPU می‌توانید کارهای زیادی را انجام دهد اما به طور خاص برای کنترل موارد گرافیکی طراحی نشده است. از آنجایی که بیشتر گوشی‌های امروزی نیاز به پردازش بازی‌های موبایل پرمخاطب و محتوای ویدیویی دارند، این وظیفه توسط یک GPU اختصاصی انجام می‌گردد. قطعاً در بررسی‌های یک گوشی هوشمند بارها شاهد صحبت‌هایی درباره GPU بوده‌اید. SoCهای کوالکام معمولاً از GPU ساخت این شرکت با نام Adreno بهره می‌برند. این در حالی‌ست که دیگر تولیدکنندگان تراشه‌های SoC از GPUهای ARM Mali و PowerVR استفاده می‌کنند.

واحد پردازش تصویر (ISP)

گوشی‌های هوشمند امروزی معمولاً یک واحد پردازش تصویرِ مستقل دارند. این بخش به این دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد تا اطلاعات را از یک سنسور عکس به یک تصویر قابل استفاده «تبدیل» کنند. تصاویری که بتوانید آن‌ها را ویرایش کرده و با دوستان و اقوام خود به اشتراک بگذارید. در گذشته واحد CPU این وظیفه را نیز بر عهده داشت. اما تولیدکنندگان خیلی زود فهمیدند که اختصاص این وظیفه به یم واحد پردازش تصویر جداگانه بهتر است. از جمله نام‌های مطرح در زمینه ISPها می‌توان به «Spectra» از کوالکام و «Imagiq» از مدیاتک اشاره کرد.

مودم‌های یکپارچه

تلفن‌های هوشمند مدرن، دستگاه‌های ارتباطی هستند. مودم نیز اصلی‌ترین مؤلفه‌ای‌ است که این ویژگی را امکان‌پذیر می‌سازد. یک مودم برای تبدیل سیگنال‌های بی‌سیم به اطلاعاتی استفاده می‌شود که گوشی شما بتواند آن‌ها را درک کند. مودم‌های یکپارچه ۵G، ۴G، ۳G و Wi-Fi گوشی‌های هوشمند این قابلیت را در یک واحد ادغام می‌کنند. اگرچه بیشتر SoCهای گوشی‌های هوشمند از یک مودم یکپارچه بهره می‌برند اما استثناهایی نیز وجود دارد.

نمونه‌های اخیر شامل Snapdragon 865 کوالکام و A14 Bionic اپل است. این تراشه‌ها به مودم خارجی Snapdragon X55 مجهز هستند. منظور ما از «خارجی» این است که واحد مودم بخشی از SoC نیست. چیپست Exynos 990 شرکت سامسونگ یکی دیگر از تراشه‌های این چنینی‌ست که از مودم خارجی استفاده می‌کند.

همه SoCها دارای نام‌گذاری مشخصی برای مودم خود نیستند. کوالکام یکی از معدود شرکت‌هایی‌ست که مودم‌های خود را با حرف X و یک عدد پس از آن، معرفی می‌کند. برای نمونه، جدیدترین مودم ۵G این کمپانی، Qualcomm Snapdragon X60 نام دارد.

شرکت‌های مدیاتک، HiSilicon و سامسونگ معمولاً «نام‌های تجاری» مودم را در صفحه مشخصات محصول خود مشخص نمی‌کنند. این کمپانی‌ها اساساً از نام بردن اسامی مودم‌هایِ تراشه‌های خود پرهیز می‌کنند. با این حال، مدیاتک اخیراً از این رویه دست کشیده است. این شرکت نخستین مودم یکپارچه ۵G خود را با نام MediaTek M70 5G معرفی کرده است. مودم‌های HiSilicon نیز با برند «Balong» شناخته می‌شوند. با این حال، از این اسامی به ندرت در سایت‌های رسمی و معتبر استفاده می‌شود.

سایر اجزای یک تراشه SoC

با اینکه چهار بخش بالا اساسی‌ترین مؤلفه‌های یک SoC هستند اما این تراشه‌ها شامل اجزای دیگری نیز می‌شوند. به عنوان نمونه می‌توان به Digital Signal Processors با نام مخفف DSP اشاره کرد. DSP معمولاً برای انجام کارهایی نظیر تجزیه و تحلیل اطلاعات از سنسورهای موجود و همچنین شنیدن موسیقی اشاره کرد. هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی از دیگر زمینه‌های مهم در گوشی‌های هوشمند محسوب می‌شوند. بنابراین جای تعجب نیست که در تراشه‌های SoC شاهد واحد پردازش عصبی (NPU) اختصاصی برای مدیریت و کنترل چنین وظایفی باشیم.

دیگر چیزهایی که باید بدانید

فرآیند ساخت

یکی از عباراتی که اغلب در زمان خواندن مشخصات یک SoC با آن روبرو می‌شوید، چیزی‌ست که با عنوان «فرآیند تولید» شناخته می‌شود. این عبارت به صورت نانومتر یا nm ذکر می‌شود. به شکل ساده می‌توان گفت که فرآیند تولید عددی‌ست که برای درک کوچک بودن گره‌های داخلی SoCها استفاده می‌شود.

بحث درباره فرآیند تولید و ساخت قطعات نیمه هادی، موضوعی گسترده است که صحبت درباره آن فراتر از این مطلب است. آنچه که شما باید به عنوان یک مصرف‌کننده بدانید این است که هرچه فرآیند تولید کوچکتر باشد، یک SoC پیچیده‌تر، گران‌تر و کارآمدتر خواهد بود.

تراشه‌های SoC پرچمدار فعلی مبتنی بر فرآیند تولید ۵ نانومتری هستند. اگرچه SoCهای پرچمدار عرضه شده در سال ۲۰۲۰ عمدتاً برپایه ۷ نانومتر بوده‌اند. فرآیند تولید SoCهای میان‌رده و مقرون به صرفه نیز معمولاً به صورت ۱۰ نانومتر، ۱۱ نانومتر تا ۱۲ نانومتر، ۱۴ نانومتر و ۲۸ نانومتر هستند.

چه کسی تراشه‌های SoC گوشی‌های هوشمند را می‌سازد؟

اصلی‌ترین بازیگران صنعت SoC شامل شرکت‌های مطرح زیر است:

• اپل
• کوالکام
• مدیاتک
• سامسونگ
• HiSilicon
• Unisoc

تا اینجای کار و با خواندن این مطلب، درک جامعی از اینکه «یک SoC گوشی هوشمند چیست» دارید. این موارد به شما در خرید یک گوشی هوشمند و درک بهتر مشخصات فنی آن کمک می‌کند. اگر هنوز هم سوالی در این رابطه دارید، یا از بخش نظرات همین مطلب استفاده کنید یا با بخش پشتیبانی برتر دیجیتال تماس بگیرید.