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Système sur une puce : tout savoir sur le System On Chip (SoC)

Le système sur une puce ou System on a Chip est un circuit intégré essentiel au fonctionnement des objets connectés et des smartphones. Voici les éléments primordiaux à connaître pour comprendre ce composant et le marché qu’il représente. 

Au tréfonds du fin fond d’un objet connecté il y a un cerveau électronique, un composant capable d’assurer le fonctionnement d’un produit informatique à la taille réduite. En anglais, on le nomme System on a Chip (SoC). Système sur une puce est la traduction littérale française de ce circuit intégré au cœur des architectures informatiques modernes.

Système sur une puce : définition du SoC

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La fonction du système sur une puce pourrait être confondue avec celle d’un processeur d’ordinateur. À la différence qu’un SoC comprend à la fois le processeur, la mémoire vive, la mémoire statique (Rom, Flash, EPROM), un processeur graphique, les puces de communications (Bluetooth, WiFi, 2G/3G/4G, LoRa…), et les capteurs nécessaires au fonctionnement d’un smartphone ou d’un objet connecté. En clair, le système sur une puce comprend les éléments essentiels d’un ordinateur comprimé dans une forme réduite.

Son faible encombrement, son caractère complet et sa faible consommation d’énergie en font un circuit intégré idéal pour les applications mobiles, notamment l’IoT.

Le SoC est donc l’élément central des smartphone. Cette architecture s’est largement démocratisée avec l’avènement des téléphones de nouvelle génération, des tablettes et des systèmes embarqués des véhicules, des appareils photographiques ou des objets IoT du quotidien (thermostats connectés, bracelets connectés, montres connectées, capteurs médicaux, etc.).

Les architectures du System On a Chip

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Il n’y a pas un seul système sur une puce. Les utilisations variées de ce type de circuit intégré demande des architectures sensiblement différente. On distingue trois grandes familles de SoC :

  • Le système sur une puce construit autour d’un microcontrôleur, la forme la plus simple d’un SoC qui a donné naissance aux cartes Arduino.
  • Le système sur une puce construit autour d’un microprocesseur. Il s’agit du SoC, le plus répandu parce qu’utilisé par tous les fabricants de smartphones. Doté d’un Bus externe, il permet de connecter de nombreux capteurs.
  • Le système sur une puce dédié à une tâche spécifique. Cette dernière famille comprend notamment les puces reprogrammables FPGA.

L’Internet des objets peut faire intervenir les trois familles de système sur une puce, suivant la complexité de l’objet, du capteur ou du système embarqué connecté à concevoir. Cependant, le Soc basé sur un microprocesseur prend généralement place dans la plupart des objets connectés. Suivant les fabricants et les besoins, il existe plusieurs architectures. Deux d’entre elles prennent place dans la grande majorité des produits électroniques conçus ces vingt dernières années.

L’architecture ARM :

Conçu par la société éponyme, l’architecture ARM a été développé en interne à la fin des années 1980. C’est en 1987 qu’elle est la première fois utilisée dans la gamme d’ordinateurs 32 Bits Archimede. L’architecture ARM ne dépend pas d’un seul fabricant. Le modèle économique de l’entreprise repose sur la vente de licences à d’autres fabricants. Les SoC d’ARM se retrouvent ainsi dans la plupart des smartphones et des objets connectés.

L’architecture X86 :

Voici l’architecture la plus répandu dans le monde. Conçue par Intel, elle est utilisée commercialement depuis 1978. Cette architecture a permis de développer les processeurs des ordinateurs, des serveurs ou encore de certaines tablettes. Intel Atom est la gamme SoC du célèbre fondeur. Cependant, l’architecture X86 est beaucoup moins utilisée pour développer les modèles d’un système sur puce IoT. D’ailleurs, Intel a abandonné les cartes de développement Intel Joue Galileo et Edison. Seul Asus, le fabricant d’ordinateurs taïwanais continue à développer des produits conçus à partir des SoC X86 avec sa branche Up Board.

Système sur une puce : les fabricants de SoC

La plupart des fabricants système sur une puce utilisent donc la première architecture. Parmi eux, on retrouve Qualcomm, Samsung, les Chinois MediaTek et AllWinner, NXP, Texas Instruments, Cypress, Nvidia, Intel, Apple, Broadcom et AMD. Les plus actifs dans l’IoT ne sont autres que NXP, Texas Instruments et Mediatek.

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