System-on-a-Chip (SoC) ist eine Fertigungstechnologie in der IC- und Prozessor-Branche, um alle wesentlichen Funktionselemente  eines Computersystems auf einen IC-Chip (Integrated Circuit) unter zu bringen. SoC-Systeme werden in Embedded-Systems eingesetzt und dienen auch der Miniaturisierung von Rechner-Systemen und können bei bestimmten,  in der Komplexität beherrschbaren Rechnersystemen auch die Fertigungskosten senken.  Eine Alternative ist System-in-Package (SiP): mehrere Chips in einem Package.

Bestandteile einer SoC-Architektur 
Ein SoC-System besteht typischerweise aus einem Prozessor, Arbeitsspeicher, Taktgeber, Analog-Digital-Konverter sowie Digital-Analog-Konverter, eine Phasenregelschleife (Phase Locked Loop, PLL), ein Elektronik-Oszillator,  Echtzeitgeber sowie externe Schnittstellen (USB, Ethernet, FireWire oder SPI (Serial Peripheral Interface Bus und weitere mehr), Spannungsregulatoren, Power Management Schaltungen und ein Power-on-Reset Generator.  Diese Systemeinheiten sind miteinander verbunden über einen Hersteller-proprietären Bus oder einen Standard-Industrie-Bus.  Ein eigener Peripherie-Bus der mit einer Bridge verbunden ist bindet Peripherie-Ressourcen an.  Wahlweise können Interrupt Controller oder Grafik- und Audio-Kerne integriert sein. Der Prozessor selber kann ein Single-Core Prozessor sein, ein einfacher Mikrokontroller oder Digital Signal Processor oder ein Mehr-Kern Prozessor.  Auch Mehr-Prozessor-Systeme können den Rechenkern eines SoC-Systems bilden.

Beispiele für SoC-Architekturen 
Beispiele für ein SoC-System ist die AMD-Geode Prozessorfamilie. Microsoft wird ab Windows 8 auch SoC-Architekturen von ARM-basierenden Systemen, Intel und AMD unterstützen.  Ab 2013 will AMD mit einer System-on-the-Chip Strategie auf 28 Nanometer-Basis seine Produktpalette ergänzen. Damit ist AMD in der Lage, auf Kundenwünsche, auch von Fremdherstellern, variabel einzugehen und deren Prozessorkerne  zu integrieren. Als Partner kommt z.B. ARM (Advanced RISC Machines) in Frage. AMD nennt sein neues Konzept  Heterogeneous System Architecture (HRA). HRA stellt damit eine Weiterentwicklung der AMD APU dar. HRA soll als offener Standard fungieren und wird neben CPUs auch GPUs von Fremdherstelleren beinhalten.                               

Die AMD-Fusion Familie ist Teil einer neuen Prozessorgeneration von AMD die vor allem die Integration von x86-Prozessorkernen (CPU) mit DirectX-11-kompatiblen Grafikkernen (GPU) auf einem Die verwirklichen soll.  Dabei werden neben der CPU wesentliche Systemressourcen wie die Video Dekodierung und die SIMD-Engines über einen Hochgeschwindigkeitsbus an den Arbeitsspeicher des Systems angebunden.  CPU, GPU und Beschleuniger (Videobeschleunigung bzw. HD-Dekodierung) und Hardwarebeschleuniger werden in einem 'Ecosystem' integriert. In Zukunft werden immer mehr GPUs die Aufgaben der CPUs zumindest teilweise oder vollständig übernehmen. 

Hintergrund: Parallelisierung von Hardware und Software
Im AMD-Fusion Konzept versucht man eine Antwort auf die Parallelisierung der Software- und Hardware-  Architekturen zu geben, indem man die einzelnen spezialisierten Chip-Bausteine kooperativ integriert. Zu diesem Zweck ist AMD auch der Intitiative der Stanford University beigetreten, welche eine Parallel-Rechner-Plattform  bis 2012 bereitstellen will: das Stanford Pervasive Parallelism Laboratory, PPL. Das Pervasive Parallelism Laboratory soll eine Antwort auf die Herausforderung der zunehmenden  Parallelisierung von Vorgängen und Prozessen in der Hadware und Software und der zunehmenden Integration und Kooperation von deren Komponenten und Schnittstellen geben.

AMD Fusion: Bulldozer und Bobcat, APU 
Für den Desktop- und Server-Bereich stehen die AMD Bulldozer-Prozessoren bereit und für den Home Theater Personal Computer- (HTPC), Notebook- und Netbook-Bereich die Bobcat-Prozessoren.  Die neue Parallel-Architektur mit integrierter GPU und Acceleratoren wird APU (Accelerated Processing Unit) genannt.  Bobcat arbeitet mit einer Out-of-Order Execution Engine und ist 2-fach multiskalar. Bobcat kommt mit SSE3-Erweiterungen und arbeitet im 64-Bit-Modus. 

APU Llano und Ontario, Zacate 
Der APU-Prozessor Llano ist ab Mitte 2011 verfügbar und wird im 32-Nanometer Verfahren mit der Silicon-On-Insulator (SOI) Technologie hergestellt. Aktuelle integrierte Grafikchips sind die ATI Radeon HD 6550D oder HD 6530D.  Weitere Fusion-Prozessoren sind der Dual-Core Ontario der aus 2 Bobcat-Kernen besteht und in 40 Nanometer-Strukturbreite hergestellt wird.  Der Ontario wird als Ein-Chip-System bezeichnet da ein großer Teil der Systemfunktionen auf einem Silicium Chip (Die) untergebracht sind. Diese Technologie nennt man auch System-on-a-Chip (SoC).  Die Ontario-APU gibt es auch als 1-Kern-Prozessor.  Für den Verbau in Notebooks ist die AMD-APU Zacate vorgesehen: diese 40 Nanometer APU verfügt neben SSE bis SSE4a auch über AMD Virtualization, der AMD64-Mikroarchitektur und AMD Stromspartechnik AMD PowerNow!, welche gegebenenfalls die Stromspannung  und die Taktrate senken kann. Mit AMD-Virtualization wird eine virtuelle Maschine in dem System betrieben, welche über spezielle Befehlssatzerweiterungen eine verbesserte Virtualisierung von Anwendungen oder Prozessen ermöglicht.  AMD-V setzt die Secure Virtual Machine (SVM) ein sowie eine erweiterte I/O-Schnittstelle (I/O Memory Mapping Unit (IOMMU)). Der Vorteil von AMD-V ist die Möglichkeit auch Betriebssysteme wie Windows, die nicht über offenen Quellcode verfügen,  mit hoher Geschwindigkeit virtualisieren zu können. Anbieter von Virtualisierungssoftware und Systemen wie VMware, Xen, KVM, Virtual-PC oder VirtualBox wollen AMD-V (Pacifica) unterstützen.    AMD hat mit der Embedded G Serie Plattform die Bobcat-APU für eingebettete Systeme geöffnet.