Los retos actuales en el diseño de SoC para smartphones son superar la barrera de 1GHz en la frecuencia de funcionamiento de los procesadores y pasar a arquitecturas multinúcleo (comenzando por las dual core igual que ha ocurrido en los PCs). En esta dirección hay que destacar el diseño del NVidia Tegra 2 que incorporan los "superphones" de Motorola, LG y Samsung. Está basado también en un diseño ARM, pero en lugar del ARM11 habitual, incorpora dos ARM Cortex A9. Intel está trabajando también en un diseño basado en su procesador Atom que consuma menos potencia y se pueda incorporar en teléfonos móviles, aunque todavía no hay ninguna explotación comercial de este nuevo procesador.
Otros retos abiertos en la actualidad son la incorporación de displays 3D a los teléfonos y la mejora del tratamiento de imágenes y vídeo, pero estos tienen más que ver con el diseño de la GPU.
La evolución de los procesadores gráficos para móviles en los últimos años ha sido incluso más rápida que la de las GPUs para tarjeta gráfica de PC. Esto es debido a la importancia que ha adquirido la calidad de los gráficos en este tipo de dispositivos al ser la interfaz con el usuario del sistema operativo renderizada por la GPU (siendo en muchos casos 3D, excepto en Windows Mobile). La arquitectura de las GPUs móviles es muy variada, y bastante diferente de la de las GPUs para tarjeta gráfica: están alimentadas por baterías, sirven a una CPU con repertorio de instrucciones limitado, su frecuencia de funcionamiento es baja, tienen poca capacidad de memoria y escaso ancho de banda en la conexión, etc.
Por este motivo suelen trabajar en tiles de 16x16 píxeles de manera que no hacen el renderizado de la imagen completa de una pasada, sino que lo van haciendo por partes. Además utilizan técnicas de compresión de datos para minimizar las necesidades de ancho de banda con memoria.
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