Inhoud
- Spec overzicht
- Tri-cluster CPU-ontwerpen worden mainstream
- Gamen slaat een andere versnelling
- AI verbeteringen
- Welke is de snelste?
- Hoor Gary Sims de verschillen bespreken op de Podcast
Drie grote SoC-ontwerpers van smartphones hebben nu hun volgende generatie ontwerpen gedetailleerd, die smartphones in 2019 van stroom zullen voorzien. Huawei was de eerste met zijn Kirin 980, die nu al de Huawei Mate 20-serie voedt. Samsung volgde en kondigde zijn Exynos 9820 aan. Nu heeft Qualcomm zojuist de Snapdragon 855 aangekondigd.
Zoals gewoonlijk worden een aantal prestatieverbeteringen aangeboden op zowel de CPU- als GPU-afdeling. Er is ook een voortdurende focus op "AI" -verwerkingsmogelijkheden en snellere 4G LTE-connectiviteit, maar nog geen kant-en-klare 5G-chip op de markt. Als je denkt aan een dure smartphone-aankoop volgend jaar, hier is alles wat je moet weten over de chipsets die hen zullen voeden.
Spec overzicht
Deze hoogwaardige chips gaan allemaal over naar nieuwere technologieën over de hele linie. Er zijn de nieuwste arm- en aangepaste CPU-ontwerpen, nieuwere GPU-componenten, verbeterde machine learning silicium en snellere LTE-modems. Samsung en Qualcomm zijn hier toonaangevend in de industrie met 2Gbps LTE-chips met sportieve massa-carrieraggregatietechnologieën, die connectiviteitsverbeteringen moeten bieden aan de rand van de cel en in dichte gebieden ten opzichte van de Kirin 980. Multimediaondersteuning blijft ook vooruitgaan, met HDR en zelfs 8K-inhoud ondersteuning die voorkomt in zowel de Exynos- en Snapdragon-chips, en hardwareondersteuning voor H.265- en VP9-codecs voor betere efficiëntie.
Opmerkelijk is dat 5G-modems afwezig zijn in alle drie van deze next-gen-chips, wat misschien vreemd lijkt gezien de push die sommige providers en fabrikanten voor 5G in 2019 doen. Alle drie de chips ondersteunen 5G echter via externe modems, waardoor het een optionele extra voor apparaten die vroeg ondersteuning bieden.
Huawei en Qualcomm zijn nu op TSMC's 7nm, terwijl Samsung op zijn eigen 8nm-proces achterloopt.
Er is veel meer ophef gemaakt over de race naar 7nm. Huawei maakte dit een belangrijk onderdeel van de aankondiging van Kirin 980, die Qualcomm ertoe bracht te verklaren dat het ook zijn volgende-gen-chip zou bouwen op het 7nm-proces van TSMC. De mobiele industrie evolueert al snel vanaf 10 nm in zijn streven naar energie-efficiëntie en kleinere siliconen voetafdrukken. Voor ons consumenten moeten 7nm-chips een langere levensduur van de batterij en beter presterende apparaten betekenen.
Het gebruik door Samsung van zijn interne 8nm-knooppunt suggereert dat zijn eigen 7nm-technologie nog niet helemaal klaar is voor massaproductie. Samsung verwacht een bescheiden verbetering van het energieverbruik met 10 procent tussen de 10 nm en 8 nm processen. Ondertussen heeft TSMC een verbetering van 30 tot 40 procent met zijn eigen overstap van 10 naar 7 nm - duidelijk veel beter als nauwkeurig. Natuurlijk zullen andere factoren het uiteindelijke stroomverbruik bepalen, maar de chip van Samsung kan hier enigszins in het nadeel zijn.
Tri-cluster CPU-ontwerpen worden mainstream
De SoC CPU-ontwerpen van smartphones zijn momenteel interessanter en diverser dan ze in lange tijd zijn geweest. De octa-core van vandaag streeft naar innovatieve, efficiëntere clusterontwerpen die bestaan uit meer diverse en zwaar aangepaste CPU-kernen dan ooit tevoren. big.LITTLE heeft plaatsgemaakt voor groot, middel, klein, met Cortex-A76, A75, A55, en Samsung blijft een zwaar aangepast ontwerp in de mix gooien.
2 + 2 + 4 CPU-clusters met een gedeelde L3-cache zijn de belangrijkste elementen van het ontwerp van Huawei en Samsung. Deze overgang van een 4 + 4-ontwerp naar een tri-cluster is meer optimaal voor duurzame piekprestaties in een smartphone-vormfactor en zou ook de energie-efficiëntie moeten verbeteren. De Snapdragon 855 gaat nog een stap verder met een ontwerp van 1 + 3 + 4 CPU.De 'prime'-kern in de Snapdragon 855 heeft het dubbele van de L2-cache en een hogere kloksnelheid dan de drie andere grote cores, waardoor het de zware lifter is wanneer piekprestaties met één draad vereist zijn.
Huawei en Samsung kozen voor 2 + 2 + 4 CPU-ontwerpen, terwijl Qualcomm voor 1 + 3 + 4 koos. Alle drie streven ze naar hogere, duurzamere prestaties.
Terwijl Qualcomm en Huawei zich houden aan Cortex-A76-kernen in het grote en middelste gedeelte, kiest Samsung voor de oudere Cortex-A75, die waarschijnlijk op siliciumgrootte en mogelijk warmte bespaart. Dit zal helpen de gigantische aangepaste CPU-cores goed te maken en ook wat extra GPU-cores toestaan in vergelijking met de Kirin. Samsung implementeerde zijn eigen DynamIQ-type clusterbeheersysteem, omdat Arm geen licentie geeft voor zijn DynamIQ shared unit-technologie voor gebruik met aangepaste kernontwerpen, dus we zullen moeten afwachten om te zien hoe al deze ontwerpen taakplanning verwerken.
De andere grote vraag voor deze komende generatie is of Samsung's vierde generatie aangepaste CPU-ontwerp krachtiger en even energiezuinig is als de Arm Cortex-A76, die de basis vormt van de Kirin 980 en is aangepast in de Snapdragon 855. De derde generatie M3 kern was niet zo goed als Qualcomm's getweakte Cortex-A75 in de Snapdragon 845 in beide opzichten, en Samsung's eigen 20 procent prestatieverbetering en 40 procent efficiëntieprojecties zijn misschien niet voldoende om het speelveld te egaliseren.
Ondertussen hebben we al gezien dat de Kirin 980 uitblinkt in zowel single- als multi-core CPU-prestaties, waarbij de laatste generatie producten stevig worden beknot. Er zijn enkele grote ontwerpverschillen met de Snapdragon 855, maar het potentieel van de Cortex-A76 ziet er zeker indrukwekkend uit.
Gamen slaat een andere versnelling
Omdat mobiel gamen een groot deel van de wereldmarkt blijft veroveren, is er goed nieuws te vinden in deze nieuwste ronde van hoogwaardige SoC's. Zowel de Samsung Exynos 9820 als de Kirin 980 maken gebruik van de nieuwste Arm Mali-G76 GPU, die de spelprestaties naar een hoger niveau tillen.
Terwijl de Kirin 980 een 10-core configuratie gebruikt, ongeveer gelijk aan een 20-core Mali-G72, biedt de Exynos 9820 extra prestaties met een 12-core Mali-G76-implementatie. De chipset van Samsung zou beter moeten presteren voor gamers, en de onderstaande benchmarks suggereren ook dat dit het geval is met behoorlijk wat marge.
Deze implementatie sluit ook de kloof met de huidige Adreno-graphics. Onze hands-on met de Kirin 980 bevestigt dat gamingprestaties in de ballpark van de huidige Snapdragon 845-telefoons, soms iets voorop, soms achter, maar nooit breken. De Snapdragon 855 belooft een extra 20 procent toe te voegen ten opzichte van de huidige generatie, die de neus met name vooraan houdt gedurende 2019. Hoewel de Mali-G76 MP12-configuratie in de Exynos 9820 de Snapdragon 855 heel dicht voor zijn geld geeft.
Kortom, Snapdragon 855-handsets bieden dit jaar de beste spelprestaties, gevolgd door de Exynos 9820 en vervolgens de Kirin 980. Hoewel al deze SoC's meer dan snel genoeg zullen zijn voor een behoorlijke ervaring op de meeste geavanceerde mobiele titels.
AI verbeteringen
Machine learning, of AI zoals sommige mensen het noemen, heeft ook een enorme prestatieverbetering gezien in al deze SoC's. Voor het eerst ondersteunt Samsung speciale machine learning-hardware in zijn SoC met een neurale verwerkingseenheid (NPU) die tot 7x betere prestaties biedt in vergelijking met de Exynos 9810. Huawei heeft NPU-silicium verdubbeld in de Kirin 980, die zeker breidt de reeds indrukwekkende "AI" -mogelijkheden van het bedrijf uit.
De Snapdragon van Qualcomm ondersteunt al lang taken op het gebied van machine learning, via een heterogene mix van CPU, GPU en DSP in plaats van met specifieke hardware voor machine learning. De DSP is ontworpen voor snelle wiskunde en heeft uitbreidingen voor specifieke bewerkingen geïntroduceerd, maar het is nooit een specifiek ontwerp voor machine learning geweest.
Massa matrix tensor wiskunde wordt nu ondersteund in hardware in alle drie van deze vlaggenschip-SoC's.
Deze generatie, Qualcomm, lijkt zich te hebben gebaseerd op het type extra hardware dat het wil verbeteren van de machine learning-prestaties. De introductie van een Tensor-processor in de Hexagon 960 zou echt moeten helpen om de prestaties van de Snapdragon 855 in een reeks toepassingen te versnellen.
AI-prestaties zijn notoir lastig te meten omdat het sterk afhankelijk is van het type algoritmen dat u gebruikt, het gebruikte gegevenstype en de specifieke mogelijkheden van de chip. De industrie lijkt zich te hebben gevestigd op puntproduct, massamatrix multiple / multiply stapelt zich op als het meest voorkomende geval om te versnellen, en alle drie de chips bieden een grote boost aan prestaties en energie-efficiëntie voor dit type toepassing.
Voor consumenten betekent dit snellere en meer batterij-efficiënte gezichts- en objectherkenning, spraaktranscriptie op het apparaat, superieure beeldverwerking en andere "AI" -applicaties.
Welke is de snelste?
Nu de apparaten eindelijk in onze handen zijn, hebben we de prestatieverschillen tussen de Snapdragon 855, Exynos 9820 en Kirin 980 wat dichter kunnen bekijken.
Qua CPU duwt de Snapdragon 855 de prestaties op een interessante nieuwe manier, dankzij zijn unieke CPU-kerninstallatie en iets hogere kloksnelheden. Het neemt wat Huawei al heeft bereikt met de Kirin 980 en duwt het idee nog verder. Het is echter de Exynos 9820 die de meest interessante chip aan de voorkant van de CPU is. De op maat gemaakte CPU-kern van de vierde generatie levert aanzienlijk meer single-core grunt dan het op Cortex-A76 gebaseerde ontwerp in de Snapdragon 855 en Kirin 980.
Vanwege het gebruik van twee kleinere Cortex-A75-kernen voor multi-tasking, kan de chipset de Snapdragon 855 echter niet bijhouden in multi-core workloads. De Kirin 980 komt echter nog steeds net achter de Exynos van Samsung, vanwege zijn lagere totale kloksnelheden dan zijn rivaliserende chips. Het vlaggenschip SoC van Huawei is nog steeds erg handig, maar de levensduur van de batterij is duidelijk een hogere prioriteit dan ruwe prestaties. Hetzelfde kan niet gezegd worden voor de stroomverslindende en eerlijk gezegd enorme aangepaste CPU-cores van Samsung.
Zoals we eerder bespraken, bevat de Adreno 640 grafische chippacks van de Snapdragon 855 de meeste GPU-paardenkracht van al deze chips. De GPU vliegt langs de Arm Mali-G76-onderdelen in zijn rivalen met een aanzienlijke marge in 3DMark en wint ook de meeste GFXBench-tests (iets meer daarover later). Helaas voor Huawei komt de 10 kern Mali-G76-implementatie van de Kirin 980 ver beneden zijn rivalen en zal dit resulteren in lagere framesnelheden in hypermoderne titels. De prestaties vallen ergens rond de vlaggenschepen van Exynos en Leeuwebek van vorig jaar. Dit is niet traag, maar het gaat geen topprestaties leveren.
Voordat ze werden afgesloten, werden de Exynos Galaxy S10-handsets merkbaar heter dan zijn rivaal tijdens het benchmarken, dus we hebben ook een aantal duurzame prestatietests op de chips uitgevoerd. De resultaten zijn geen goede resultaten voor de Exynos 9820, omdat deze de prestaties duidelijk eerder beperkt dan zijn concurrenten. Dus hoewel de Mali-G76 MP12 van de Exynos de Adreno 640 in een snelle test voor zijn geld geeft, biedt de Snapdragon 855 veel betere prestaties tijdens een gematigde spelsessie.
Het duurt ongeveer slechts 9 minuten voordat de Exynos 9820 de prestaties met ongeveer 16 procent terugdringt. De Kirin 980 van Huawei met een kleinere Mali-G76 MP10-configuratie houdt zijn prestaties ongeveer 15 minuten vol. Ondertussen slaagt de Qualcomm Snapdragon 855 erin om zeer consistente prestaties in deze benchmark te handhaven gedurende ongeveer 19 minuten. Hier ziet de Exynos 9820 een tweede vermindering van de prestaties. In procenttermen vermindert de Snapdragon 855 maximaal 31 procent van zijn prestaties, met een gemiddelde daling van 27 procent. De Exynos 9820 geeft daarentegen tot 46 procent over, met een gemiddelde daling van 37 procent. De chip van Samsung wordt te heet om zijn topprestatiepotentieel te behouden.
Qua functies gooit Qualcomm zoveel extra's in de SoC als je zou willen. Supersnelle LTE, 5G-ondersteuning als je dat wilt, snel opladen, ik ben er niet helemaal van overtuigd dat 8K-video-ondersteuning echt alles is wat smartphones binnenkort nodig hebben, maar we hebben ook hogere framesnelheden voor lagere resoluties, wat geweldig is. Samsung's Exynos-packs hebben een vergelijkbare reeks functies en een razendsnelle LTE-modem. De Kirin 980 heeft ook behoorlijk goed dekking, en iedereen kan 5G-modems ondersteunen voor high-end 2019-smartphones.
LEZEN: De beste mid-range smartphoneprocessors van 2019
Voor gamers loopt de grafische kern van de Adreno 640 van Qualcomm voorop. Voor de meeste toepassingen is de Mali-G76 van Arm meer dan snel genoeg, maar degenen die op zoek zijn naar extreme topprestaties, willen misschien volgend jaar kiezen voor een door Snapdragon aangedreven handset.
Over het algemeen zien al deze chips er erg indrukwekkend uit en zullen ze de prestaties, en nog belangrijker, de energie-efficiëntie naar een hoger niveau tillen. De overstap naar 7nm, of 8nm in het geval van Samsung, is goed nieuws voor de levensduur van de batterij, als niets anders. Bovendien gaan we een tijdperk van unieke en interessante CPU-clusterontwerpen en mogelijkheden voor machine learning in. SoC-technologie van smartphones blijft indrukwekkend innoveren.
