Cette année, bien que nous ne parlions pas d’Hawaï, le Tech Summit de Qualcomm se déroule toujours sous forme numérique, ce qui représente l’événement de lancement le plus important de l’année de la société, car il présente les nouveaux produits phares qui alimenteront les smartphones de l’année prochaine. Qualcomm a annoncé hier le nouveau SoC et la nouvelle plate-forme Snapdragon 888, et aujourd’hui, nous allons approfondir les spécifications et les fonctionnalités de la nouvelle conception en silicone.

Le Snapdragon 888 est un grand pas en avant pour Qualcomm, à tel point qu’ils se sont écartés de leur schéma de dénomination habituel cette génération et ont même ignoré la série 87x. Le numéro 888 n’est pas là uniquement à des fins de marketing, car il représente la fortune et la chance en chinois, mais le nouveau SoC présente des changements de génération substantiels qui le distinguent des améliorations annuelles habituelles du passé.

Avec la toute première implémentation d’un cœur de processeur Cortex-X1 comme moteur de performance, de nouveaux cœurs Cortex-A78 pour l’efficacité, une augmentation massive de + 35% des performances du GPU, une toute nouvelle IP DSP / NPU entièrement repensée, triple caméra FAI, modem 5G intégré, tous fabriqués sur un nouveau nœud de processus 5 nm, le nouveau Snapdragon 888 touche et met à jour presque toutes les parties de la conception du SoC avec des améliorations significatives des performances et des capacités. Il y a beaucoup à couvrir, alors passons en revue les détails pièce par pièce:

SoC phare Qualcomm Snapdragon 2020-2021
SoC Snapdragon 865

Snapdragon 888

CPU 1x Cortex-A77
@ 2,84 GHz 1×512 Ko pL2

3x Cortex-A77
@ 2,42 GHz 3×256 Ko pL2

4x Cortex-A55
À 1,80 GHz 4×128 Ko pL2

4 Mo sL3

1x Cortex-X1

À 2,84 GHz 1×1024 Ko pL2

3x Cortex-A78

À 2,42 GHz 3×512 Ko pL2

4x Cortex-A55
À 1,80 GHz 4×128 Ko pL2

4 Mo sL3

GPU Adreno 650 à 587 MHz

Adreno 660 @? MHz

+ 35% de performance

DSP / NPU Hexagone 698

15 TOPS AI
(Total CPU + GPU + HVX + Tensor)

Hexagone 780

26 TOPS AI
(Total CPU + GPU + HVX + Tensor)

Mémoire
Manette
4x canaux 16 bits

@ 2133 MHz LPDDR4X / 33,4 Go / s
ou

À 2750 MHz LPDDR5 / 44,0 Go / s

Cache de niveau système de 3 Mo

4x canaux 16 bits

@ 2133 MHz LPDDR4X / 33,4 Go / s
ou
@ LPDDR5 à 3200 MHz / 51,2 Go / s

Cache de niveau système de 3 Mo

FAI / Caméra Double FAI Spectra 480 14 bits

1x 200MP ou 64MP avec ZSL
ou

2x 25MP avec ZSL

Vidéo 4K et capture en rafale 64MP

FSI Spectra 580 triple 14 bits

1x 200MP ou 84MP avec ZSL
ou

64 + 25MP avec ZSL
ou

3x 28MP avec ZSL

Vidéo 4K et capture en rafale 64MP

Encoder/
Décoder
8K30 / 4K120 10 bits H.265

Dolby Vision, HDR10 +, HDR10, HLG

Enregistrement infini 720p960

8K30 / 4K120 10 bits H.265

Dolby Vision, HDR10 +, HDR10, HLG

Enregistrement infini 720p960

Modem intégré aucun

(Couplé avec le X55 externe uniquement)

(Catégorie LTE 24/22)
DL = 2500 Mbps
CA 7x20MHz, 1024-QAM
UL = 316 Mbps
CA 3x20MHz, 256-QAM

(5G NR Sub-6 + mmWave)
DL = 7000 Mbps
UL = 3000 Mbps

X60 intégré

(Catégorie LTE 24/22)
DL = 2500 Mbps
CA 7x20MHz, 1024-QAM
UL = 316 Mbps
CA 3x20MHz, 256-QAM

(5G NR Sub-6 + mmWave)
DL = 7500 Mbps
UL = 3000 Mbps

Mfc. Processus TSMC
7 nm (N7P)
Samsung
5 nm (5 LPE)

Réintégration du modem 5G dans le SoC

L’aspect le plus important pour la conception de cette année est le fait que Qualcomm revient à une conception de modem entièrement intégrée, contrastant avec le choix surprenant de l’année dernière du Snapdragon 865 ne contenant aucun modem et devant à la place s’appuyer sur le modem externe X55.

La justification de l’année dernière d’opter pour un modem externe aurait été pratique, car la 5G en était encore à ses débuts et que de nombreux fournisseurs devaient faire beaucoup d’efforts de conception lors de la conception de leurs nouveaux combinés pour la 5G. Un modem 5G externe tel que le X55 a aidé à la transition 5G car il était disponible pour les fournisseurs avant le Snapdragon 865 SoC lui-même, leur permettant de concevoir leurs systèmes RF avant d’avoir accès au plus récent SoC.

Cette année, le marché a évolué et est plus mature, et Qualcomm a choisi de réintégrer le modem dans la même puce en silicium que le SoC. Le nouveau sous-système de modem X60 est le 3 de la sociétérd génération 5G et apporte de nouvelles capacités en termes d’agrégation de porteuses et d’interopérabilité des bandes de fréquences 5G.

La réabsorption du modem par la plate-forme dans la puce SoC devrait signifier une meilleure efficacité énergétique, un coût de plate-forme inférieur ainsi qu’une complexité moindre des PCB pour les fournisseurs de smartphones.

2020 a certainement été l’année où la 5G est devenue une fonctionnalité courante parmi les fournisseurs d’appareils, avec essentiellement tout le monde adoptant la nouvelle norme dans leurs appareils phares et même de milieu de gamme. Le nouveau modem X60 renforcera encore l’expérience 5G en offrant plus de flexibilité aux opérateurs de réseau en termes de prise en charge des bandes de fréquences.

mmWave en particulier a été un aspect plutôt controversé de la 5G en 2020, car les déploiements de réseau ont été plutôt rares et limités aux villes américaines, les utilisateurs signalant une réception inégale avec un impact plus important sur la durée de vie de la batterie. L’expansion du réseau mmWave progresse à un rythme régulier et Qualcomm déclare que la nouvelle plate-forme Snapdragon 888 résout complètement les problèmes d’efficacité énergétique liés à l’utilisation de mmWave. Espérons que 2021 sera l’année où mmWave deviendra beaucoup plus utile et pratique pour les utilisateurs.

Alors que mmWave devrait encore être un créneau relativement important pour la grande majorité des utilisateurs, Sub-6GHz sera le cheval de bataille de la 5G, et nous assistons ici à une expansion et à des déploiements rapides dans des pays du monde entier. La capacité du nouveau modem X60 de permettre l’agrégation des porteuses entre FDD (Frequency Division Duplex, bandes de fréquences dédiées entre le téléchargement et le téléchargement) et TDD (Time Division Duplex, upload & download dans la même bande de fréquences) signifie que les porteuses du réseau pourront se mélanger et associez plus de spectre Sub-6 GHz disponible pour une bande passante encore plus grande.

Le DSS, ou partage dynamique du spectre, sera également une technologie clé permettant aux opérateurs de réseau de migrer dynamiquement les bandes de fréquences LTE existantes vers la 5G NR en fonction de la demande organique des utilisateurs LTE / 5G – ce qui signifie que le spectre de fréquences n’a pas besoin d’être séparé. pour chaque technologie, permettant ainsi une bande passante utilisable plus réelle pour les deux types d’utilisateurs au cours des premières années et les consommateurs passent à des combinés compatibles 5G.

Fabriqué sur Samsung 5nm / 5LPE

Le nouveau Snapdragon 888 fait la transition de 7 nm à 5 nm, mais le nouveau design ne se contente pas de changer de processus, il effectue également un changement de fonderie. Après avoir été avec TSMC pour les générations 7 nm du Snapdragon 855 et du Snapdragon 865, Qualcomm revient maintenant à Samsung Foundry et à son nouveau nœud de processus 5LPE pour le nouveau Snapdragon 888.

Qualcomm ces dernières années avait fait appel à TSMC et à Samsung en fonction de la conception et de la gamme de produits du SoC, mais dans le segment phare des SoC haut de gamme, la société semble avoir toujours choisi le nœud technologiquement supérieur car il avait des implications plus importantes pour le compétitivité de ces parties. N7 et N7P étaient des choix clairement gagnants pour les S855 et S865, car le processus 7LPP de Samsung était un peu tardif et ne semblait pas aussi bon que les variantes de TSMC. Qualcomm a notamment encore utilisé le nœud 7LPP sur le SoC Snapdragon 765 de cette année, qui a connu beaucoup de succès dans la gamme de conceptions d’appareils haut de gamme, mais nous avions noté plus tôt dans l’année qu’il ne semblait pas être aussi efficace que le TSMC. -fabriqué le SoC phare.

Le choix de cette année de revenir à un processus Samsung pour le SoC phare semble être un vote de confiance dans le nouveau nœud de processus, car sinon Qualcomm n’aurait probablement pas fait le changement. Par rapport à 7LPP, Samsung promet une réduction de 20% de la consommation d’énergie à même performance, ou une augmentation de 10% des performances à la même puissance, ainsi qu’une réduction de la surface de + -20%. Il reste à voir comment ces chiffres se traduiront par des améliorations pratiques pour le nouveau Snapdragon 888.

Une autre justification du changement de fonderie pourrait être la capacité de fabrication. Comme Apple consomme une grande partie de la capacité initiale de 5 nm de TSMC avec les A14 et M1, Qualcomm a probablement vu le 5LPE de Samsung comme le choix le plus sûr cette année, car le nouveau Snapdragon 888 pourrait être fabriqué dans la nouvelle ligne dédiée EUV V1 à Hwaesong.

Il sera difficile d’évaluer le commutateur de nœud de processus pour cette génération car nous ne nous attendons pas à voir une conception similaire sur le nœud 5 nm de TSMC – à moins que MediaTek n’ait en quelque sorte un nouveau SoC Cortex-X1 en préparation pour l’année prochaine.

Propulsé par les processeurs Cortex-X1 et Cortex-A78

Le Snapdragon 888 est le premier SoC annoncé publiquement alimenté par les nouvelles IP CPU Cortex-X1 et Cortex-A78 d’Arm. Le Cortex-X1 en particulier est le premier d’une nouvelle génération de CPU IP par Arm qui se concentre sur la maximisation des performances au prix d’une moindre efficacité énergétique, tandis que le Cortex-A78 est de la même génération mais qui donne toujours la priorité à un équilibre entre les performances , puissance et superficie.

Le nouveau noyau X1, basé sur les chiffres d’Arm, a promis une augmentation de + 30% de l’IPC par rapport à la dernière génération Cortex-A77 qui a également été déployée dans le Snapdragon 865. Qualcomm annonce une augmentation de 25% par rapport au Snapdragon 865, mais cela est probablement dû à quelques différences de configuration de la part du nouveau Snapdragon 888 par rapport aux chiffres internes d’Arm.

Le S888 continue d’utiliser une configuration CPU 1 + 3 + 4 cette génération, la grande différence étant qu’au lieu d’utiliser la même IP CPU avec une implémentation physique différente, les nouveaux gros cœurs 1 + 3 sont en fait de différentes microarchitectures.

Le noyau de performance «principal», comme Qualcomm aime à l’appeler, est le nouveau design Cortex-X1, cadencé au même 2,84 GHz que le noyau principal du Snapdragon 865. Le nouveau cœur est configuré avec 1 Mo maximum de cache L2.

Ce qui m’a marqué lors de notre briefing sur la nouvelle puce, c’est que la fréquence d’horloge de la nouvelle conception n’est pas du tout très agressive. L’amélioration des performances de 25% de Qualcomm est comparée au Snapdragon 865 vanille qui est également venu à la même fréquence. Par rapport au Snapdragon 865+ qui cadence à 3,09 GHz, cet avantage de performance devrait être réduit à seulement 13%, ce qui est moins impressionnant.

Le gain de génération de 25% de Qualcomm est également inférieur aux 30% annoncés par Arm, car le nouveau S888 continue d’utiliser un cache L3 de 4 Mo pour le cluster de processeurs, par rapport à la configuration de 8 Mo envisagée par Arm pour un SoC 5 nm haut de gamme avec les nouveaux cœurs X1. Qualcomm nous a expliqué qu’il s’agissait simplement d’un équilibre entre le coût, l’effort de mise en œuvre et les rendements décroissants d’une conception de configuration de cache supérieure.

Tout cela signifie qu’il y a de fortes chances que le Snapdragon 888 ne détienne pas la couronne de performances du processeur Android l’année prochaine si le SoC Exynos de nouvelle génération de Samsung est encore un peu plus agressif en termes d’horloges ou de configurations de cache.

Les cœurs X1 hautes performances sont rejoints par trois cœurs Cortex-A78 cadencés jusqu’à 2,4 GHz, servant de processeur de travail quotidien pour la plupart des tâches de calcul. En termes de cache, les nouveaux cœurs voient leur L2 doublé de 256 Ko à 512 Ko.

Un aspect qui m’intéressait est de savoir si le nouveau design continue le choix de Qualcomm de monter tous les gros cœurs ensemble sur un seul plan de tension, ce qui, curieusement, semble également être le cas pour le nouveau Snapdragon 888. Cela signifie que tout en les noyaux X1 et A78 peuvent fonctionner à des fréquences différentes, ils sont tous alimentés par la tension minimale de l’une ou l’autre fréquence de fonctionnement à tout moment. Qualcomm explique qu’il s’agit là encore d’un choix pratique concernant la complexité de conception du système d’alimentation électrique, en mentionnant en particulier que le noyau X1 peut tirer parti de la capacité accrue disponible à partir du plus grand plan d’alimentation partagé. Bien que cela ait bien fonctionné pour les Snapdragon 855 et 865, je me demande que, compte tenu des performances et de la plage dynamique accrues du nouveau noyau X1, si l’entreprise ne laisse pas d’autres gains de performances ou d’efficacité sur la table dans un souci de réduction des coûts de conception de la fourniture de puissance. . Il sera intéressant de voir comment d’autres fournisseurs de SoC abordent leurs implémentations X1.

Enfin, les gros noyaux sont à nouveau accompagnés de quatre noyaux Cortex-A55. Cette année, la société les horloges à nouveau à 1,8 GHz, ce qui en fait le 4e SoC de génération avec une configuration essentiellement identique de petits cœurs, ce qui est un peu décevant. Qualcomm ne peut pas faire grand-chose ici car il y a simplement un besoin d’une nouvelle petite IP de processeur centrale, quelque chose que nous espérons voir sortir l’année prochaine en 2021 pour les SoC 2022.