Inhalt
- Spezifikationsübersicht
- Tri-Cluster-CPU-Designs werden zum Mainstream
- Gaming schlägt einen anderen Gang ein
- AI Verbesserungen
- Welches ist das schnellste?
- Hören Sie, wie Gary Sims die Unterschiede im Podcast bespricht
Drei große SoC-Designer für Smartphones haben nun ihre Designs der nächsten Generation vorgestellt, die das ganze Jahr 2019 über für Smartphones eingesetzt werden sollen. Huawei war das erste Unternehmen mit seinem Kirin 980, das bereits die Huawei Mate 20-Serie mit Strom versorgt. Samsung folgte und kündigte das Exynos 9820 an. Jetzt hat Qualcomm das Snapdragon 855 angekündigt.
Wie üblich wird sowohl in der CPU- als auch in der GPU-Abteilung eine Reihe von Leistungsverbesserungen angeboten. Darüber hinaus liegt der Schwerpunkt weiterhin auf der AI-Verarbeitung und der schnelleren 4G-LTE-Konnektivität, es ist jedoch noch kein sofort einsatzbereiter 5G-Chip auf dem Markt. Wenn Sie nächstes Jahr über einen teuren Smartphone-Kauf nachdenken, finden Sie hier alles, was Sie über die Chipsätze wissen müssen, die sie mit Strom versorgen.
Spezifikationsübersicht
Diese Hochleistungschips werden auf breiter Front auf neuere Technologien umgestellt. Es gibt die neuesten Arm- und benutzerdefinierten CPU-Designs, neuere GPU-Komponenten, verbessertes maschinelles Lernsilizium und schnellere LTE-Modems. Samsung und Qualcomm sind hier mit 2-Gbit / s-LTE-Chips führend und verfügen über Massenträger-Aggregationstechnologien, die eine verbesserte Konnektivität am Rande der Zelle und in dicht besiedelten Gebieten gegenüber dem Kirin 980 bieten sollen. Auch die Multimedia-Unterstützung wird mit HDR- und sogar 8-K-Inhalten weiter vorangetrieben Unterstützung für die Exynos- und Snapdragon-Chips sowie Hardware-Unterstützung für H.265- und VP9-Codecs für eine bessere Effizienz.
Bemerkenswerterweise fehlen 5G-Modems in allen drei dieser Next-Gen-Chips, was angesichts des Vorstoßes, den einige Carrier und Hersteller 2019 für 5G unternehmen, seltsam erscheinen könnte. Alle drei Chips unterstützen jedoch 5G über externe Modems und machen es zu einem Optional für Geräte, die frühzeitig Support einführen.
Huawei und Qualcomm sind jetzt auf TSMCs 7nm, während Samsung auf seinem eigenen 8nm-Prozess dicht dahinter liegt.
Es wurde viel mehr Aufhebens um das Rennen um 7nm gemacht. Huawei hat dies zu einem wichtigen Bestandteil seiner Kirin 980-Ankündigung gemacht, die Qualcomm dazu veranlasste, anzugeben, dass der Chip der nächsten Generation auch auf dem 7-nm-Prozess von TSMC basieren wird. Die Mobilfunkbranche ist bereits auf dem Weg von 10 nm, um Energieeffizienz und geringere Siliziumabdrücke zu erreichen. 7-nm-Chips sollten für uns Verbraucher eine längere Akkulaufzeit und leistungsstärkere Geräte bedeuten.
Die Nutzung des internen 8-nm-Knotens durch Samsung deutet darauf hin, dass die eigene 7-nm-Technologie nicht für die Massenproduktion geeignet ist. Samsung erwartet eine bescheidene 10-prozentige Verbesserung des Stromverbrauchs zwischen seinen 10-nm- und 8-nm-Prozessen. Währenddessen kann TSMC eine Verbesserung von 30 bis 40 Prozent mit einem eigenen Schritt von 10 auf 7 nm verzeichnen - deutlich besser, wenn auch genauer. Natürlich werden andere Faktoren den endgültigen Stromverbrauch bestimmen, aber der Samsung-Chip könnte hier leicht benachteiligt sein.
Tri-Cluster-CPU-Designs werden zum Mainstream
SoC-CPU-Designs für Smartphones sind derzeit interessanter und vielfältiger als je zuvor. Der heutige Octa-Core strebt nach innovativen, effizienteren Cluster-Designs, die aus vielfältigeren und stärker angepassten CPU-Kernen bestehen als je zuvor. big.LITTLE ist mit Cortex-A76, A75, A55 dem Großen, Mittleren und Kleinen gewichen, und Samsung setzt seine Maßarbeit fort.
2 + 2 + 4 CPU-Cluster mit gemeinsam genutztem L3-Cache sind die Grundvoraussetzungen für das Design von Huawei und Samsung. Dieser Übergang von einem 4 + 4-Design zu einem Tri-Cluster ist optimaler für eine anhaltende Spitzenleistung in einem Smartphone-Formfaktor und sollte auch die Energieeffizienz verbessern. Das Snapdragon 855 geht mit einem 1 + 3 + 4-CPU-Design noch einen Schritt weiter.Der „Prime“ -Kern im Snapdragon 855 verfügt über den doppelten L2-Cache und eine höhere Taktrate als die drei anderen großen Kerne. Dies macht ihn zu einem schweren Lifter, wenn eine maximale Single-Thread-Leistung erforderlich ist.
Huawei und Samsung entschieden sich für 2 + 2 + 4-CPU-Designs, während sich Qualcomm für 1 + 3 + 4 entschieden hat. Alle drei streben eine höhere und nachhaltigere Leistung an.
Während sich Qualcomm und Huawei an Cortex-A76-Kerne im großen und mittleren Bereich halten, entscheidet sich Samsung für den älteren Cortex-A75, der wahrscheinlich Siliziumgröße und möglicherweise Wärme spart. Dies wird dazu beitragen, die gigantischen benutzerdefinierten CPU-Kerne auszugleichen und im Vergleich zum Kirin einige zusätzliche GPU-Kerne zuzulassen. Samsung implementierte ein eigenes Cluster-Management-System vom Typ DynamIQ, da Arm seine DynamIQ-Technologie für gemeinsam genutzte Einheiten nicht für die Verwendung mit benutzerdefinierten Core-Designs lizenziert. Daher müssen wir abwarten, wie alle diese Designs die Aufgabenplanung handhaben.
Die andere große Frage für diese kommende Generation ist, ob Samsungs kundenspezifisches CPU-Design der vierten Generation leistungsstärker und so energieeffizient ist wie der Arm Cortex-A76, der die Basis des Kirin 980 bildet und im Snapdragon 855 optimiert ist. Die dritte Generation des M3 Der Kern war in beiden Belangen nicht so gut wie der von Qualcomm optimierte Cortex-A75 im Snapdragon 845, und Samsungs eigene 20-prozentige Leistungssteigerung und 40-prozentige Effizienzprojektionen reichen möglicherweise nicht aus, um die Wettbewerbsbedingungen auszugleichen.
Wir haben bereits gesehen, dass das Kirin 980 sowohl bei Single- als auch bei Multi-Core-CPU-Leistung herausragend ist und die Produkte der letzten Generation fest im Griff hat. Beim Snapdragon 855 gibt es einige große Designunterschiede, aber das Potenzial des Cortex-A76 sieht auf jeden Fall beeindruckend aus.
Gaming schlägt einen anderen Gang ein
Da Mobile Gaming weiterhin einen großen Anteil des globalen Marktes einnimmt, gibt es in dieser letzten Runde von Hochleistungs-SoCs gute Nachrichten. Sowohl das Samsung Exynos 9820 als auch das Kirin 980 verwenden die neueste Arm Mali-G76-GPU, die die Gaming-Leistung erheblich steigern wird.
Während der Kirin 980 eine 10-Kern-Konfiguration verwendet, die in etwa einem 20-Kern-Mali-G72 entspricht, bietet der Exynos 9820 zusätzliche Leistung mit einer 12-Kern-Mali-G76-Implementierung. Der Samsung-Chipsatz dürfte für Gamer die bessere Leistung bringen, und die nachstehenden Benchmarks legen nahe, dass dies mit ziemlicher Sicherheit der Fall ist.
Diese Implementierung schließt auch die Lücke zur aktuellen Generation von Adreno-Grafiken. Unser Hands-On mit dem Kirin 980 bestätigt diese Spieleleistung im Ballpark der aktuellen Snapdragon 845-Telefone, manchmal leicht voraus, manchmal hinterher, aber nie weg. Das Snapdragon 855 verspricht 20 Prozent mehr als die aktuelle Generation, was die Nase 2019 deutlich nach vorne bringt. Obwohl die Mali-G76 MP12-Konfiguration im Exynos 9820 dem Snapdragon 855 einen sehr knappen Gewinn beschert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Snapdragon 855-Handys in diesem Jahr die beste Spieleleistung bieten, gefolgt vom Exynos 9820 und dem Kirin 980. Obwohl alle diese SoCs mehr als schnell genug sind, um auf den meisten High-End-Mobiltiteln gute Ergebnisse zu erzielen.
AI Verbesserungen
Das maschinelle Lernen, oder KI, wie manche Leute es nennen, hat auch bei all diesen SoCs einen großen Leistungszuwachs verzeichnet. Zum ersten Mal unterstützt Samsung in seinem SoC dedizierte Hardware für maschinelles Lernen mit einer neuronalen Prozessoreinheit (NPU), die eine bis zu 7-fache Leistungssteigerung im Vergleich zum Exynos 9810 bietet. Huawei hat im Kirin 980 die NPU-Siliziumkapazität verdoppelt, was mit Sicherheit der Fall ist erweitert die bereits beeindruckenden KI-Fähigkeiten des Unternehmens.
Qualcomms Snapdragon unterstützt seit langem maschinelles Lernen über eine heterogene Mischung aus CPU, GPU und DSP anstatt mit spezifischer maschineller Lernhardware. Sein DSP wurde für schnelle Mathematik entwickelt und hat Erweiterungen für bestimmte Operationen eingeführt, aber es war noch nie ein spezielles Design für maschinelles Lernen.
Die Massenmatrix-Tensormathematik wird jetzt in Hardware für alle drei dieser Flaggschiff-SoCs unterstützt.
Qualcomm scheint sich in dieser Generation für die Art zusätzlicher Hardware entschieden zu haben, mit der die Leistung des maschinellen Lernens gesteigert werden soll. Die Einführung eines Tensor-Prozessors im Hexagon 960 dürfte die Leistung des Snapdragon 855 in einer Reihe von Anwendungen erheblich verbessern.
Die Messung der KI-Leistung ist bekanntermaßen schwierig, da sie stark von der Art der von Ihnen ausgeführten Algorithmen, dem verwendeten Datentyp und den spezifischen Fähigkeiten des Chips abhängt. Die Branche scheint sich auf ein Skalarprodukt festgelegt zu haben, bei dem Massenmatrix-Mehrfach- / Multiplikator-Anhäufungen die häufigste Beschleunigungsmethode darstellen. Alle drei Chips bieten bei dieser Art von Anwendung einen großen Leistungsschub und eine Steigerung der Energieeffizienz.
Für Verbraucher bedeutet dies eine schnellere und batterieeffizientere Gesichts- und Objekterkennung, Sprachübertragung auf dem Gerät, überlegene Bildverarbeitung und andere „AI“ -Anwendungen.
Welches ist das schnellste?
Mit Geräten, die endlich in unseren Händen sind, konnten wir die Leistungsunterschiede zwischen dem Snapdragon 855, Exynos 9820 und Kirin 980 etwas genauer untersuchen.
Der Snapdragon 855 bietet aufgrund seines einzigartigen CPU-Kern-Setups und der etwas höheren Taktraten interessante neue Möglichkeiten, um die Performance zu verbessern. Es braucht das, was Huawei mit dem Kirin 980 bereits erreicht hat und treibt die Idee noch weiter an. Der Exynos 9820 ist jedoch der interessanteste Chip auf der CPU-Vorderseite. Der kundenspezifische CPU-Kern der vierten Generation des Unternehmens bietet deutlich mehr Einzelkern-Grunzen als das auf Cortex-A76 basierende Design des Snapdragon 855 und Kirin 980.
Aufgrund der Verwendung von zwei kleineren Cortex-A75-Kernen für Multitasking kann der Chipsatz bei Multicore-Workloads jedoch nicht mit dem Snapdragon 855 mithalten. Das Kirin 980 liegt jedoch immer noch knapp hinter dem Exynos von Samsung, da die Taktraten insgesamt niedriger sind als die der Konkurrenzchips. Das Huawei-Flaggschiff SoC ist immer noch sehr flott, aber die Akkulaufzeit hat eindeutig Vorrang vor der Rohleistung. Das Gleiche gilt nicht für Samsungs stromhungrigen und ehrlich gesagt riesigen kundenspezifischen CPU-Kernen.
Wie bereits erwähnt, bietet der Adreno 640-Grafikchip des Snapdragon 855 von all diesen Chips die höchste GPU-Leistung. Die GPU fliegt in 3DMark deutlich an den Teilen des Arm Mali-G76 vorbei und gewinnt auch die meisten GFXBench-Tests (dazu gleich etwas mehr). Unglücklicherweise für Huawei bleibt die 10-Kern-Mali-G76-Implementierung des Kirin 980 weit hinter seinen Konkurrenten zurück und führt zu langsameren Frameraten bei aktuellen Titeln. Die Leistung liegt in der Größenordnung der Exynos- und Snapdragon-Flaggschiffe des letzten Jahres. Dies ist nicht langsam, bietet aber keine herausragende Leistung.
Vor der Markteinführung wurden die Exynos Galaxy S10-Mobiltelefone beim Benchmarking merklich heißer als ihre Konkurrenten, sodass wir auch einige nachhaltige Leistungstests für die Chips durchführen. Die Ergebnisse sind für den Exynos 9820 nicht besonders aussagekräftig, da er die Leistung deutlich früher drosselt als seine Konkurrenten. Obwohl das Mali-G76 MP12 von Exynos dem Adreno 640 in einem schnellen Test ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis verleiht, bietet das Snapdragon 855 in einer moderaten Spielesitzung eine viel bessere Leistung.
Es dauert nur ungefähr 9 Minuten, bis der Exynos 9820 die Leistung um etwa 16 Prozent drosselt. Das Huawei Kirin 980 mit einer kleineren Mali-G76 MP10-Konfiguration hält seine Leistung etwa 15 Minuten lang aufrecht. In der Zwischenzeit schafft es der Qualcomm Snapdragon 855, in diesem Benchmark ungefähr 19 Minuten lang eine sehr konstante Leistung zu erzielen. Hier sieht der Exynos 9820 einen zweiten Leistungseinbruch. In Prozent ausgedrückt drosselt der Snapdragon 855 höchstens 31 Prozent seiner Leistung, mit einem durchschnittlichen Rückgang von 27 Prozent. Im Gegensatz dazu gibt der Exynos 9820 bis zu 46 Prozent auf, mit einem durchschnittlichen Rückgang von 37 Prozent. Der Samsung-Chip ist zu heiß, um sein maximales Leistungspotential aufrechtzuerhalten.
In puncto Funktionen steckt Qualcomm so viele Extras in seinen SoC, wie Sie möchten. Superschnelle LTE- und 5G-Unterstützung, wenn Sie möchten, schnelles Aufladen. Ich bin nicht ganz davon überzeugt, dass 8K-Videounterstützung in naher Zukunft wirklich alles ist, was Smartphones brauchen, aber wir haben auch höhere Bildraten für niedrigere Auflösungen, was großartig ist. Samsungs Exynos bietet eine ähnliche Auswahl an Funktionen und ein superschnelles LTE-Modem. Mit dem Kirin 980 sind Sie auch ziemlich gut abgesichert, und alle können 5G-Modems für High-End-Smartphones 2019 unterstützen.
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Für Gamer ist der Adreno 640-Grafikkern von Qualcomm führend. Für die meisten Anwendungen ist das Mali-G76 von Arm mehr als schnell genug. Wer jedoch extreme Spitzenleistungen sucht, sollte sich nächstes Jahr für ein Mobilteil mit Snapdragon entscheiden.
Insgesamt sehen alle diese Chips sehr beeindruckend aus und werden die Leistung und vor allem die Energieeffizienz auf ein neues Niveau heben. Die Umstellung auf 7 nm oder 8 nm im Fall von Samsung ist eine gute Nachricht für die Akkulaufzeit, wenn nichts anderes. Darüber hinaus treten wir in eine Ära einzigartiger und interessanter CPU-Cluster-Designs und maschineller Lernfähigkeiten ein. Die SoC-Technologie von Smartphones weist weiterhin beeindruckende Innovationen auf.
