Järjestelmäpiirit ja niiden käyttökohteet

Abstract

Tässä kirjallisuuskatsauksena toteutetussa kandidaatintyössä esitetään järjestelmäpiirien yleinen rakenne. Tämän lisäksi järjestelmäpiirejä verrataan vaihtoehtoisiin järjestelmän toteutustapoihin. Lisäksi tässä kirjallisuuskatsauksessa kootaan järjestelmäpiirien keskeisimmät käyttökohteet ja analysoidaan niissä vaadittavia järjestelmän ominaisuuksia. Lopuksi selvitetään, mitä trendejä järjestelmäpiirien tulevaisuudessa odottaa.

Järjestelmäpiirit tarkoittavat lähes kokonaisuudessaan yhdelle mikropiirille integroitua järjestelmää. Niiden keskeisimmät komponentit ovat prosessorit, muistit ja tiedonsiirto. Järjestelmän toiminnallisuudet voidaan toteuttaa laitteisto- tai ohjelmistopainotteisesti, mutta valinta tehdään järjestelmän vaatimusten ja vaihtoehtojen edullisuuden perusteella. Järjestelmäpiirien etuja ja haasteita verrattiin SiP- (engl. System in Package, SiP) ja SoM-toteutuksiin (engl. System on Module, SoM). Järjestelmäpiirien avulla saavutetaan paras yhdistelmä virrankulutuksen, suorituskyvyn ja järjestelmäkoon suhteen verrattaessa vaihtoehtoisiin toteutuksiin.

Järjestelmäpiirien keskeisimmät käyttökohteet ovat mobiililaitteet, reunalaskenta, esineiden internet ja autoteollisuus. Mobiililaitteissa järjestelmäpiirien avulla saavutetaan matala virrankulutus sekä täytetään kokoluokan ja suorituskyvyn vaatimukset. Reunalaskennassa ja esineiden internetissä ne vähentävät viiveitä ja mahdollistavat reaaliaikaisen laskennan. Autoteollisuudessa järjestelmäpiirit mahdollistavat itsenäisesti ajavien autojen kehittämisen, missä reaaliaikaisuus ja turvallisuus ovat keskeisiä teemoja.

Tulevaisuudessa järjestelmäpiirien komponenttien skaalaus hidastuu, mikä aiheuttaa järjestelmäpiirien pinta-alan kasvun. Yksi vaihtoehto ongelman ratkaisuksi on jakaa järjestelmäpiiri usean sirun järjestelmäksi, monisirujärjestelmäpiiriksi. Lisäksi tulevaisuudessa voidaan nähdä kehitystä piirin sisäisen tietoverkon suunnittelun ja toteutuksen automaatiossa sekä turvallisuudessa.