硅電晶體仍然是智慧型手機和平板電腦等后PC時代產品的核心。然而，對于這些行動消費產品來說，電晶體是否成功的衡量指標與過去已經有很大的區別。頻率（時脈速度）是PC時代的重要指標，中央處理單元（CPU）則是幾十年來推動半導體技術進步的主要晶片。外形尺寸在過去幾乎沒什么影響力，也沒有太多動力針對晶片（SoC）或封裝（SiP）整合系統級功能。

而今，針對某一特定功能的外形尺寸、成本和功耗已經是行動市場中的重要驅動因素，從而也提高了晶片上整合功能性硬體（如電源管理、運算、音視訊、繪圖、GPS和收音機）的重要性。這種從主要以性能為中心的晶片轉向以功耗受限的晶片，以及對降低成本和提高系統級整合度的高度關注正動搖著傳統的半導體產業。無晶圓廠供應商和代工企業使用SoC技術已經有十多年時間了，直到后PC時代行動產品的飛速普及才使得這種技術終于發揮全部潛力。在最近5年來，SoC技術已經從智慧手機的核心發展為實現平板電腦和超輕薄筆電（ultrabook）等全功能行動電腦的核心。

后PC時代

隨著智慧型手機和平板電腦的發明，電腦運算模式已經產生了根本變化，完整的用戶體驗成為獨立于基礎技術原始性能的重要基準。蘋果的iPhone和iPad正是這種模式轉型的最佳例子。這兩種設備都提供了令人高度滿意的用戶體驗──并非因為它們能夠以最先進的晶片提供最快的運算速度，而是由于能以合理的運算速度與價位實現豐富的功能。

表1：基于SoC（Nvidia）和CPU（英特爾）的微軟Surface平板電腦比較。采用SoC的平板電腦更利于行動使用，而採用CPU的平板電腦在作為行動設備使用時的可攜性較差。（來源：微軟Surface網站）。

這些設備的功能共同增強了用戶體驗──卓越的繪圖渲染、無線連接、快速開機、保持連線的待機狀態、更長電池壽命和觸控式屏幕應用。它們也許無法提供最快的原始電腦性能，但可讓一般用戶感覺速度很快，并提供了優質的用戶體驗。iPad代表種類廣泛的后PC產品先驅。像華碩的Transformer、微軟的Surface、Google的Nexus、蘋果的MacBook Air和英特爾（Intel）的Ultrabook等諸多創新產品也重新定義了行動時代的電腦運算模式。

諸如iPad等后PC早期產品的成功關鍵是，這些產品是全新設計的，完全不受傳統PC時代的軟體或硬體影響。傳統硅晶硬體技術的創新可能必須使用大量邏輯電晶體的更高性能獨立式處理器（CPU）以及更復雜的軟體層來使用巨大的記憶體容量。而iPad等新產品使用功耗極度受限的硬體和非常精益的軟體來完成特殊任務（如用視訊解碼器驅動顯示器）。為了實現行動領域要求的高功效系統，盡可能轉移最多的負載到硬體并同時使用精簡的軟體就顯得非常重要。直接將傳統PC硬體和軟體硬塞進新的外形結構中無法實現高功效，也不會帶來卓越的用戶體驗。

平板電腦和智慧手機的興起并不會完全取代傳統PC。在可預見的未來，PC仍將在每個桌面找到發揮空間，伺服器陣列也會在資料中心持續用于運算密集型應用。當然，徵諸以往的歷史發展，我們可以預期傳統PC中的CPU半導體技術最終可能被智慧型手機的突破性SoC技術取代，或至少發生徹底改變。過去幾年來，SoC技術的快速發展對這一假設提供了有力的佐證。

回顧歷史演進

從1980年代末至1990年代初出現獨立代工廠以來，半導體產業被劃分為叁大實體──整合設備制造商（IDM，如英特爾、2009年前的AMD和叁星），無晶圓廠公司（fabless，如蘋果、高通、博通、Nvidia），以及為fabless生產晶片的晶圓代工廠（如臺積電、聯電、叁星與GlobalFoundries）。

從歷史上看，英特爾和AMD專注于生產基于CPU的晶片（如Core和Athlon），而Nvidia致力于為PC和伺服器市場生產獨立的繪圖晶片（GPU）。在這個領域中的所有其它公司都采用某種形式的晶片系統整合（SoC）來滿足各自市場的不同需求。

SoC的一般定義是將各種功能硬體模組整合在晶片上，以滿足特定的產品應用要求。最簡單的SoC可能整合一些混合訊號和數位電路的基本連接晶片。較復雜的SoC可能在晶片上整合了應用處理器單元（APU）和GPU。功能更強的SoC進一步整合各種其它硬體模組（如GPU、音視訊解碼器和數據機）。隨著這種不斷在晶片上整合各種功能的能力增加，使得SoC技術得以快速發展，從支援簡單的功能手機、智慧型手機直到平板電腦。

伴隨著行動電話和網際網路的出現，高通（Qualcomm）最早開始為成長中的連網市場設計晶片，而Nvidia最早作為GPU製造商出現在市玚上。隨著時間的推移，這些公司都對不斷演進的技術趨勢作出了積極回應，并在其晶片中實現越來越高的功能整合度，也為其帶來了成功。高通透過增加應用處理器（由ARM授權取得Krait）、GPU（收購AMD Imageon取得Adreno）和電源管理單元，從獨立的連接晶片發展出豐富的產品線。高通的旗艦產品 Snapdragon系列現在包含所有這些模組，是一款功能非常強大的行動SoC產品。

同樣地，Nvidia從獨立的GPU制造商開始發展，其間不斷增加應用核心（透過ARM授權）和連接模組（透過收購Icera）。Nvidia現在提供高度整合的行動SoC（Tegra系列）已被用于多種平板電腦中。就在幾年前，未曾涉足行動晶片設計業務的蘋果公司開始使用應用處理器（透過ARM授權）和GPU（透過Imagination Technologies授權）設計自己的SoC晶片（A系列）。叁星也收購了各種SoC建構模組，甚至更早就將這一趨勢擴展到伺服器晶片。

業界的整并趨勢象徵SoC影響力的不斷增強。蘋果收購PA-Semi，使其能自行設計自家的應用處理器。高通最近收購了Atheros以強化其無線連接套件，并收購Summit Technology，意在增強其電源管理能力。Nvidia收購Icera是為了增強其連接產品，英特爾也收購英飛凌無線部門期望獲得進軍基頻連接市場的入場券。這些收購都指向一個整併中的市場，其中只有少數幾家強大的公司能擁有所有的功能模組，從而可在不斷成長中的行動市場作好激烈競爭的準備。

智慧型手機為SoC技術展現無窮潛力，并為SoC得以抗衡CPU提供了首款最重要的平臺。晶片整合為智慧型手機帶來的價值遠遠超過獨立的桌上型電腦。使用專用功能模組比使用通用處理核心具有更多的優勢──這些模組可工作在更低的頻率，同時提供更高的系統級性能，而消耗的系統級功耗卻更低。

另外，透過將更多的功能轉移到硬體上實現，SoC可支援精簡軟體，因而實現更低的系統級功耗。使用專用核心可使智慧手機只執行用于特定任務的特定模組，而通用核心必須一直工作，與執行的任務無關。因此與獨立CPU相較，SoC更適合行動設備應用。

早期的SoC技術可讓代工生態系統公司擁有比英特爾等老牌公司更大的優勢，而這種技術也廣泛受益于智慧型手機出貨量的快速成長。在第一個五年（直到2012年），英特爾根本無法進入智慧型手機市場。iPad的推出和隨后平板電腦市場的成長更進一步鞏固了這一趨勢。

進步神速是SoC爆發性潛能的一種最佳指標，這不僅反映在功能性和出貨量，也表現在所支援的強韌設計與軟體生態系統普及上。近五年來，SoC技術從支援功能手機的基本運算/連網功能迅速發展成為所有智慧型手機和早期ultrabook的核心，可支援范圍廣泛的功能，包括音視訊、游戲、通訊和生產等。