SoC的全称是System on Chip，即片上系统。它是一种将完整电子系统或子系统的主要功能集成到单个芯片上的集成电路设计方法。与普通芯片通常只实现单一功能不同，SoC会将CPU、GPU、内存、输入输出接口、模拟/数字/射频模块乃至传感器接口等多种功能模块整合到一片硅晶圆上，形成一个可独立工作的系统核心。

SoC内部集成了构成一个电子系统所需的关键功能模块。其核心是数字模块，主要包括中央处理单元（CPU）以及内存（如RAM/ROM），它们负责执行软件指令、处理数据并提供快速存储空间，是SoC的运算与控制基础。

为了使SoC能够与外部物理世界交互，它还集成了模拟与射频（RF）模块。模拟模块负责信号的放大、滤波及模数/数模转换，而RF模块则处理无线通信（如Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络）所需的高频信号。将这些模块集成在单芯片上，减少了传统多芯片方案间的互连延迟和功耗。

此外，现代SoC通常还包含丰富的外设接口（如GPIO、USB、I2C、SPI、摄像头接口等）以连接各种传感器和设备，并集成安全模块（如硬件加密加速器、安全启动）和电源管理单元，以保障数据安全并实现高效的低功耗运行。

SoC的设计理念带来了多方面的显著优势。首先是效率与性能的提升。由于所有功能模块被集成在单一芯片内部，模块间通信距离极短，数据传输更快，整体响应延迟降低，同时信号损耗和功耗也得到有效控制。

其次是尺寸与成本的优化。一颗SoC芯片可以替代印刷电路板（PCB）上原先由多个独立芯片及外围元件组成的系统，极大地减少了PCB面积、封装成本、互连复杂性和整体组装成本，最终使终端设备更轻薄、更廉价。

正因如此，SoC已成为众多现代电子设备不可或缺的核心。从智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备，到物联网（IoT）节点、机器人、汽车控制系统以及5G通信基站，其高度集成、高效能、小体积的特性完美契合了这些领域的需求。