首先要說明的是，本篇文章對SoC的定義並非單從產業上、技術上或市場沿革上的描述，而是輔以科學上、哲理上與自然現象上的推衍。因此讀者必須先拋棄傳統IC設計的佈局概念，並打破一般電子零組件的舊式思維。在根據較為形而上的定義後，所產生的SoC也是較為開放而多元的架構，但這並非刻意的包容各家說法或模糊化SoC的界限；相反地，這是要突顯出SoC之可行性、必然性與變動性的種種特色。

@系統的定義

SoC顧名思義就是“System on a Chip”，中文稱作「系統單晶片」。所以先要說明清楚什麼是系統？各種事物表面上看起來，好像系統是系統，元件是元件。但在自然現象的觀察上並非如此，反而是處在一個層次交錯、變化多端的狀況，同時還得看從什麼角度去界定，才能說清楚、講明白。例如家庭是一個系統，組成家庭的個人是一種元件；但對於一個社會系統而言，家庭則是其中的元件；對於器官或細胞單元而言，則個人又是另一種系統。所以事物本身是系統還是元件，這端賴我們從什麼立場來觀看或應用。

所以是不是能成為一個獨立的「系統式元件」或「元件式系統」，重點都在於是否能從頭到尾自己完成一件事。要達到這樣的功能則必須具備一些條件的檢驗，一是內部必須包括三大功能元件，分別是邏輯元件、記憶體元件與感測元件；二是具備三個基本作業單元或介面，分別是輸入單元、處理單元與輸出單元；三是具有三種通訊網路功能的子系統，分別是伺服系統、配接系統或終端系統。其中第一、二項是作為一個系統都要具備的要素，第三項則是從系統相對連結的角色而定義，這三項又分屬於電光科技〈以電與光為應用控制的科技〉領域的三大類別(表一)。

因此，不管是以什麼樣的型態來顯現，硬體也好、軟體也罷，軟硬體的彈性組合也可以，只要具備上述的系統定義範圍，那麼就可以說是一個準系統了。

元件的定義

除了原本「系統式的元件」外〈即指一種統合而成的子系統〉，一般所謂元件都是指單一製造成型的個體，所以一顆獨立成型的電晶體是一種元件〈或稱作離散元件〉，集積數十萬電晶體在一晶片上的電路也是一種元件〈或稱作IC元件〉。然而過去的IC元件少有具備系統執行能力者，原因就在於它們通常只是一種個別功能的元件，例如DSP邏輯元件或CMOS感測元件。

如果所開發的IC元件能夠集積成為一個獨立運作的系統晶片，也就是同時具有邏輯、記憶與感測的功能〈外接的不算〉，並包括I/O與中間處理的介面〈含內外部的介面，如OCB或USB介面〉，這樣的IC元件就是一種「元件式系統」。

除了一般功能性IC元件外，離散元件〈大部分作為線性用途〉或做電源控制管理功能的IC〈Power Manager IC〉，也都符合元件的定義。另外一些連接、包裝的材料或外接輸出、輸入的裝置也是一種元件，這我們稱之為資材元件。總結上述各類元件則有三種，分別是SoC元件、功能元件與離散元件，為了清楚起見，整理成(表二)以方便讀者對照了解。

單晶片的定義

在同一製程中所集積而成的電路晶片就是單晶片。傳統上的CPU、DRAM等功能性元件都是以單晶片的型態來生產銷售；也有一些離散元件是以半導體製程來生產的單晶片，總之以獨立一顆晶片為成品的都叫做單晶片。

但由於晶圓製程越來越進步與精密，一小塊晶片便能集積千萬顆以上的電晶體，乃至可將不同結構的電路整合到同一製程中生產，使得傳統元件的功能越來越強大，也促成了系統單晶片（SoC）發展上的可行性與必然性。同樣的內容以單晶片來生產整合，當然比多晶片來得省時省成本，單以這個原則，就可以知道SoC是必然的趨勢，至於技術上與法律上的問題應會在市場的壓力下一一克服。

在某方面而言，利用封裝的技術將多晶片堆疊構裝成為一顆元件式系統〈System in a Package；SiP〉，也有其經濟價值與市場競爭力，但總不如單晶片的簡易與彈性。所以，總結上述的SoC定義，就是一顆能獨立系統作業的單晶片，這可能是一顆單一應用功能的晶片，也可能是一顆可載入其他應用系統的晶片，當然也可能一顆可連線其它系統的次系統晶片。

SoC的過去架構

SoC的過去架構主要是單一應用功能的晶片，雖然完全符合前述對系統的定義，但通常不具備應用轉換與功能擴充的能力，也沒有對外連線其它系統的方式，只有簡單的參數改變與記錄更新的功能。這樣的架構主要是以微控制器（MCU）單晶片為基礎所設計而成，且沒有所謂SIP的整合概念，只要編寫讀入控制碼即可，其架構元素如下：

《公式一》

由於現在的MCU越來越強大，且可嵌入的記憶體容量也很高，相對應用範圍也擴充許多了。所以雖然是過去的技術與架構，但現在或未來可應用的時機仍很多，有些廠商如Cypress還把它另稱為PSoC，也頗有新意。

SoC的現在架構

現在的SoC架構主要是以虛擬元件的方式來整合，透過強大的設計輔助工具（EDA），及各階段的模擬驗證作業，使得SoC得以整合更複雜且多樣的元件，這才能製作出真正強大而彈性化的系統單晶片，並且才能無障礙的與現有3C軟硬體產品相容與相接續。短期內，透過SoC設計技術不斷的進步，還有周邊產業鏈的供應服務，SoC將不只是坐而言的觀念口號，而是具體可行的產業新生態，其架構元素如下：

《公式二》

目前的解決方案多以提供MPU為核心IP的廠商來作平台整合，例如ARM及MIPS兩大供應商，但這都只能開發一些標準化的產品，若沒有更多先進IP的開放授權，SoC產業的發展就會面臨阻礙。

SoC的未來架構

談到未來的SoC架構，其實也不離現在所發展的市場與技術趨勢，主要就是配合行動化通訊的需求，而必須有各種有線或無線通訊網路的解決方案。當然，為了更有彈性的發展，可程式化的SoC與能自我學習來配合環境發展的人工智慧架構，也是未來很重要的一個方向，其架構元素如下：

《公式三》

有了網路通訊能力的系統單晶片，就是一個更為開放的架構，從微小到龐大的事物之間，才能作既是系統又是元件般的靈活運用，並造就電子產品成為活生生的個體，不僅彼此相攝相融，也符合大自然「一即一切，一切即一」的生命本質。

結語

總而言之，從上面循序的說明，SoC的定義與架構應該很清楚了，但許多不可預知的難題仍會層出不窮，我們要以人本的需求來應用，才不會對社會產生惡性的影響，乃至於造成難以收拾的局面。物化的系統就是物化的系統，儘管他也能結合生物科技而發展，人要能役物，但不可以役於物，否則反而走向更大的束縛。因此，偏於邏輯功能的SoC就拿來幫助人們做各種計算處理，偏於感測功能的SoC就用在各種訊號的傳遞，偏於記憶的SoC就用在各種事物的紀錄儲存，給人更方便安定的生活，這樣就很有意義了。