El concepto de SoC o system on a chip lleva varios años siendo uno de los más escuchados en la esfera de la informática, y en particular cuando hablamos de dispositivos como teléfonos móviles. Pero, ¿qué implica exactamente? ¿Dónde se usa un SoC? En este artículo daremos un repaso a la definición de SoC y revisaremos cómo se han estado usando hasta el momento. ¡Comenzamos!
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Formalmente, se conoce a un SoC como un chip que integra todas o la mayor parte de componentes necesarios para el funcionamiento de un ordenador. Entre ellas se incluirá casi siempre una CPU, por lo que podemos hablar de un procesador que incluye más componentes en su interior que normalmente estarían relegados a chips externos a este.
De ahí viene esta denominación, pues como decimos SoC quiere decir system on a chip o sistema en un chip, dejando clara la unificación que representa.
Una vez definido, lo que conviene que os presentemos en el artículo es dónde se usará un SoC, que sobre todo será en sistemas embebidos o dispositivos móviles. Posteriormente explicamos qué ventajas puede tener un SoC, aunque intuitivamente ya nos damos cuenta de que el hecho de unificar el funcionamiento del equipo en un mismo chip puede implicar mejoras energéticas, de espacio y de costes.
El ejemplo más representativo de lo que es un SoC está en los chips con arquitectura Arm usados en nuestros teléfonos móviles además de muchos otros dispositivos. En ellos se integra prácticamente todo lo necesario para el funcionamiento del dispositivo, haciéndolo todo en un espacio muy pequeño, y permitiendo tener la miniaturización existente en los móviles actuales.
El Snapdragon 865 hace menos funciones de las normales, y aún así vemos cómo el móvil se queda con muy pocos chips en su interior.
Evidentemente, también habría que considerar la batería, el sensor de cámara, puertos y conexiones, etc. Pero ya son partes que realmente no son atribuibles al propio SoC.
Una vez explicado el concepto de system on chip a fondo y presentado uno de los ejemplos más representativos, cabe preguntarse, ¿qué ventajas y desventajas implica el uso de un SoC frente a tener varios chips separados?
Los tres puntos son realmente importantes en dispositivos como los teléfonos móviles, así que deben tenerse en cuenta. Pero tenemos más ventajas: el hecho de concentrar la ejecución en el propio chip es un sinónimo de rendimiento y seguridad adicionales.
¿Y qué desventajas tiene? Básicamente, el coste del propio desarrollo del chip, que se hace bastante más complejo, además de que los fabricantes dependerán del fabricante del SoC en mayor medida, pues si un componente es parte del system on chip y hay algún problema de implementación o suministro no podrían reemplazarlo sin más. A veces lo que sí pueden hacer es expandir las capacidades del propio SoC mediante chips externos, lo cual es algo realmente positivo. Por ejemplo, hay muchos móviles cuyo SoC lleva 4GB de memoria RAM que posteriormente amplían mediante un chip externo para llegar al nivel deseado.
Finalmente, habría que destacar que podrían no ser idóneos para aplicaciones intensivas en consumo energético, aunque si seguís leyendo el artículo veréis cómo hay SoC de máximo rendimiento que no tienen este problema. Todo depende en gran medida del diseño, por eso es difícil que las ventajas e inconvenientes que os hemos comentado se mantengan en absolutamente todos los casos.
Teniendo en cuenta la definición que os hemos dado de SoC, tiene mucho sentido plantearse hasta qué punto un procesador de PC actual lo es. En particular, vamos a analizar si una CPU AMD Ryzen o Intel actual se puede considerar un SoC o no.
A esto hay que sumarle el hecho de que la mayoría de CPU Intel Core y las APU AMD Ryzen cuenten con gráficos integrados, otro componente típicamente usado fuera del propio chip del procesador.
Pero, realmente, si nos vamos a la definición de system on chip que dimos antes, sí se podría considerar que cualquier procesador moderno es un SoC. En todo caso, en el contexto actual parece que tiene mucho más sentido referirse a estas CPU como tal y usar la denominación de SoC cuando se integren algunos componentes más.
Alejémonos ahora de lo polémico para discutir opciones de AMD e Intel que sí encajan perfectamente con la definición de SoC. En concreto, dos ejemplos bastante representativos: Intel Lakefield y AMD EPYC.
Por la banda de Lakefield, este es un proyecto de procesadores de bajo consumo para equipos portátiles bastante arriesgado por sus características, como por ejemplo que todas las partes del chip se construyen apiladas unas encima de otras. Pero lo que nos interesa es que efectivamente es un SoC, al incluir todo lo necesario para el funcionamiento (incluyendo la RAM) dentro de su propio chip. Esto se puede ver muy bien representado en el vídeo de arriba.
También podemos ver cómo los procesadores para portátiles suelen tener una integración más profunda que una CPU normal, y entran mejor dentro de la definición de SoC. Lo ejemplificamos con los AMD Ryzen 4000 en portátiles, conocidos como Renoir, que no se limitan a lo básico del southbridge, los núcleos y la iGPU, sino que también lleva motores multimedia dedicados para acelerar los códecs de vídeo, etc.
Ya ha quedado claro que un system on chip está en todas partes, pero vamos ahora con más ejemplos de uso que integran más partes en su interior que un procesador tradicional.
Está claro que aquí se ha de favorecer la miniaturización y la concentración de todas las partes del sistema en un espacio pequeño, haciendo más que ideal que se emplee un system on a chip para este propósito.
Las consolas más recientes también hacen uso de un SoC que integra buena parte de las funcionalidades en un único chip, algo entendible teniendo en cuenta que buscan ser más pequeñas que un ordenador de sobremesa normal y consumir menos.
Si pensamos en la última generación, las consolas PS5 y Xbox Series X / S usan SoC de AMD que encajan perfectamente en la misma categoría que las APU de ordenador, demostrando nuevamente lo polémico del concepto, puesto que la mayoría de la gente les llama SoC pero nadie llama así a una APU Ryzen.
Un SoC o system on chip es uno de los conceptos más innovadores de la informática. Consiste básicamente en integrar en un solo chip la mayoría de componentes necesarios en un sistema, o al menos combinar la CPU con varios de estos componentes. Por ejemplo, si un procesador tiene funciones adicionales como controladores de memorias, gráficos integrados, etc, que en un equipo tradicional se atribuyen a varios chips, entonces sería un SoC.
A prácticamente cualquier procesador moderno se le puede considerar un SoC. Consulta también qué es un MPSoC
Pero los chips con los que más se suele utilizar el concepto SoC son aquellos que, además, integran otras partes como son controladores de entrada/salida, memoria RAM, etc. En particular, un chip de un móvil tendrá la mayor parte de funcionalidades dentro del propio SoC, teniendo que usar pocos chips «grandes» más, necesitándolos únicamente para tareas más específicas.
En general, este tipo de SoC se utilizan en todo tipo de procesadores móviles o de pequeño tamaño, pero como decimos se puede considerar que se extienden a la mayoría de procesadores del planeta. Y es que toda esta integración puede resultar muy beneficiosa, suponiendo un importante ahorro en costes y consumos de energía, además de un aumento del rendimiento y fiabilidad. La clave está en no depender de buses externos y optimizar los diseños para una perfecta integración entre los componentes.
¿Qué os ha parecido el concepto de SoC? ¿Es uno de los mayores avances de la tecnología?
