Un System on Chip (SoC) est un circuit intégré qui regroupe toutes les fonctions d’un ordinateur ou d’un autre système électronique sur une seule puce. Cela inclut le processeur, la mémoire, les interfaces d’entrée/sortie, et souvent d’autres composants tels que des modules de communication sans fil, des unités de traitement graphique (GPU), et des circuits spécialisés comme les Application Specific Integrated Circuits (ASIC). Les SoC sont essentiels dans la conception moderne d’appareils électroniques, permettant une réduction de la taille, une amélioration de l’efficacité énergétique et une augmentation des performances.
Les premiers SoC ont vu le jour dans les années 1970, à une époque où les circuits intégrés commençaient à prendre de l’ampleur. Cependant, la véritable révolution des SoC a eu lieu dans les années 1990 avec l’avènement des technologies de fabrication avancées et la demande croissante pour des appareils portables. L’augmentation de la densité des transistors, grâce à la loi de Moore, a permis d’intégrer davantage de fonctionnalités sur une seule puce.
Les avancées majeures dans la fabrication de SoC incluent des technologies telles que le 5nm, le Gate-All-Around Field-Effect Transistor (GAA FET), et l’Extreme Ultraviolet Lithography (EUV). Ces innovations ont permis de réduire la taille des transistors tout en augmentant leur efficacité, ce qui est crucial pour développer des SoC plus puissants et économes en énergie.
La technologie de fabrication 5nm représente une avancée significative dans la miniaturisation des transistors, permettant d’atteindre des performances bien supérieures avec une consommation d’énergie réduite. Les fabricants comme TSMC et Samsung sont à la pointe de cette technologie, offrant des SoC pour des applications allant des smartphones aux serveurs.
Le GAA FET est une nouvelle architecture de transistor qui améliore le contrôle des courants à des échelles nanométriques. Contrairement aux transistors FinFET, les GAA FET offrent un meilleur contrôle de canal, ce qui est essentiel pour les technologies à faible consommation d’énergie et haute performance.
L’EUV est une technique de lithographie qui utilise une longueur d’onde ultracourte pour imprimer des motifs de circuits intégrés. Cela permet de réaliser des circuits plus fins et plus complexes, ce qui est crucial pour la fabrication de SoC modernes.
Les SoC trouvent des applications dans divers domaines, notamment :
Les SoC sont utilisés dans le traitement des données d’IA, permettant des calculs complexes à la périphérie (edge computing) et dans le cloud. Des entreprises comme NVIDIA et Google développent des SoC spécialisés pour l’apprentissage automatique et le traitement des données massives.
Les SoC sont essentiels pour les équipements de réseau modernes, y compris les routeurs et les commutateurs, en intégrant des fonctions de traitement et des interfaces de communication sur une seule puce.
Dans l’informatique, les SoC sont utilisés dans les ordinateurs portables, les ordinateurs de bureau, et les serveurs, offrant des performances élevées tout en réduisant la consommation d’énergie.
Les SoC jouent un rôle crucial dans l’automobile moderne, notamment dans les véhicules autonomes, où ils intègrent des fonctions de traitement pour la gestion des capteurs, la navigation et le divertissement.
Actuellement, la recherche sur les SoC se concentre sur l’intégration de nouveaux matériaux et architectures, tels que les transistors à nanotubes de carbone, pour améliorer les performances et l’efficacité énergétique. De plus, la tendance vers l’Internet des Objets (IoT) et les dispositifs portables pousse les chercheurs à développer des SoC ultra-low power qui peuvent fonctionner pendant de longues périodes avec de petites batteries.
Les efforts pour améliorer l’hétérogénéité des systèmes, en intégrant des unités de calcul spécialisées (comme les DSP et les FPGA) sur un même SoC, sont également en plein essor. Cette approche permet d’optimiser les performances spécifiques à des tâches tout en réduisant la latence.
Cet article fournit un aperçu complet du SoC, de sa définition à ses applications et tendances de recherche, en passant par les technologies connexes et les entreprises clés. Les avancées dans ce domaine continuent de transformer le paysage technologique, rendant les SoC plus importants que jamais dans notre société moderne.