本文主要是介绍SOC 阵列:创新算力的未来之路,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
一、SOC阵列的概念与发展历程
SOC 阵列是由多个特定功能集成电路组合在一个芯片上的系统或产品,包含硬件系统及嵌入式软件。从传统集成电路到 SOC 经历多个阶段,初期电路由分立元件组成,后集成到单芯片集成电路中,其发展遵循摩尔定律,从 SSI 到 MSI、LSI 再到代表 VLSI 的 SOC 阵列。SOC 阵列在电子系统中地位凸显,实现小型化、提高效率、降低功耗和整体性能,如在便携设备中使设备更轻薄紧凑、延长电池寿命,性能方面数据传输速率更快、实现实时处理和多任务更流畅。总之,SOC 阵列是电子技术重要成果,对当今科技领域有重要影响。
二、SOC阵列的设计挑战
(一)车载固态激光雷达 SPAD 阵列 SoC 在器件设计和工艺方面有难点。器件设计方面,间距、尺寸决定分辨率和角分辨率,光电探测效率和暗计数率决定系统信噪比和能力,串扰是关键系统级参数,抖动/后脉冲、死区时间等也是难点。工艺方面,逻辑工艺抉择难,3D 堆叠后器件性能稳定难,晶圆片芯一致性需考虑,高低温下保证性能一致可靠重要。
(二)两级网络架构设计的 SoC 阵列服务器在提高业务单元密度和降低运维难度方面有挑战。现有技术业务单元密度低、运维难,传统方式受以太网交换芯片端口数量限制,可扩展性差,网络带宽高则业务单元密度低,非刀片式服务器运维难。现有技术二虽可提升密度和带宽,但耗费外部上联交换机网络端口资源,不是有机整体,网络功能受限,运维粒度大,单卡故障影响大。
(三)红外焦平面非均匀性校正 SOC 在算法和实现方法上有挑战。非均匀性由制造缺陷等造成。算法方面有基于定标的和基于场景的自适应校正算法。定标算法有局限性,如无法解决响应漂移和 1/f 噪声问题,需定期定标增加设备复杂性,还需额外定标设备增加系统体积重量。基于场景的自适应校正算法也面临复杂场景中准确校正、提高稳定性和可靠性等问题。
三、SOC阵列的特点
SOC 阵列服务器具有高密度、低功耗、高效能、高可靠性、成本优势与灵活配置等特点。如启朔科技和美格智能的产品展现了高密度,ARM 架构低功耗且能效比高,在多个领域广泛应用。其多核线程驱动性能带来高效能,散热系统提高了高可靠性。ARM 架构处理器芯片成本低,服务器可定制多种算力节点且采用热插拔设计,方便维护。例如美格智能产品采用刀片+阵列式设计,内置 BMC 多功能综合监控可视化管理系统。
四、SOC阵列的应用领域
(一)边缘云服务器
在边缘云计算中,SOC阵列服务器至关重要。数字经济时代,智能终端接入产生多样数据,对计算要求更高。边缘云计算提供分布式云服务,与边、端协同。边缘服务器承担70%以上云服务。ARM架构的服务器在云边缘计算中异军突起,如云尚通信的高通SoC 阵列服务器表现出色,具备复合算力集群和网络互联能力。SOC 阵列服务器带来超低时延交互体验,在多个领域及场景落地,已有数家知名厂商采用开展商用部署。
(二)高算力模组产品应用
SOC 阵列式服务器作为高算力模组产品,在云游戏领域具有广阔的应用前景。其强大的计算能力能够确保游戏画面的高帧率和高画质渲染,同时超低时延交互体验可以让玩家获得更加流畅的游戏感受。在边缘云计算方面,能够快速处理边缘端的数据,提高响应速度,降低云端压力,为用户提供更高效的服务。对于工业视觉领域,高算力可以快速分析大量的图像数据,实现高精度的检测和识别,提高生产效率和质量。
五、SOC阵列的发展前景
(一)ARM 架构服务器加速渗透
随着智能算力需求增长及生成式 AI 对异构算力需求庞大,ARM 架构服务器加速渗透各领域。其具低功耗等特点,2023 年全球及中国市场规模分别为 582.46 亿元、257.8 亿元,预计到 2029 年全球市场规模将达 1599.45 亿元,年复合增长率 18.34%。在智能算力需求增长背景下,ARM 架构服务器多核线程驱动性能满足复杂计算任务需求,高可靠性提供稳定服务。亚马逊等头部企业推出产品,在多领域广泛应用。据 TrendForce 集邦咨询研究显示,近年企业数字转型需求加速,带动云端采用比例增加,全球主要云端服务业者陆续导入 ARM 架构服务器,预期至 2025 年其在数据中心服务器渗透率将达 22%。
(二)创新架构与异构计算的未来
SOC 阵列式服务器以创新架构和异构计算为特点,采用 SoC 芯片,集成多种功能模块,实现高算力集群。如云尚通信和美格智能的产品,构建大规模异构算力矩阵。未来,它将为多种业务场景提供最佳算力底座,并在成本和功耗上持续优化,为数字经济高质量发展贡献力量。
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