Что такое чипсет в телефоне
Я уже давно обратил внимание, что планшетов на чипсетах Qualcomm довольно мало. Apple – это отдельная песня, она использует свои решения. Samsung чаще всего выпускает два варианта практически каждой модели: один без LTE с собственными чипсетами Exynos, второй – с LTE и чипсетами Qualcomm. Sony, пожалуй, одна плотно «сидит» на Qualcomm. А вот остальные… Остальные, то есть производители планшетов и смартфонов рангом поменьше, ранее в основном использовали чипсеты Rockchip, Allwinner, Amlogic и MediaTek.
Однако к 2014 году три первых производителя практически «отошли от дел»: как мне не раз рассказывали представители компаний, предлагающих чисто китайские планшеты под своими брендами, им надоели нестабильный уровень качества, кривой софт, высокое энергопотребление (на что регулярно жаловались в прямом смысле обжегшиеся пользователи) и прочие «подводные камни», разобраться с которыми китайские инженеры Rockchip, Allwinner и Amlogic в принципе не могли.
Что касается Qualcomm, то ответ на вопрос «почему всё-таки не Qualcomm?» звучит практически всегда одинаково: «Дорого!». Кроме того, желания работать с небольшими производителями устройств у этой большой американской корпорации нет. Ей нужны птицы высокого полёта – Sony, Samsung, LG и так далее. Другой момент: разработчики планшетов в неофициальных беседах утверждают, что с Qualcomm работать довольно трудно – её чипсеты «заточены», прежде всего, под смартфоны, и «переоптимизировать» их под планшет не всегда удаётся. Разумеется, я заинтересовался: что это значит – «переоптимизировать»? Для ответа на этот вопрос требовалось понять, в чём же различия между платформами для смартфонов и для планшетов в принципе. Однако сравнительные таблицы, обширно представленные в той же «Википедии», ответа на этот вопрос не давали. Раз так, то выход один – обратиться к знающим парням, непосредственно связанным с разработкой планшетов. Что и было сделано.
Начну с того, что понимать под словом «платформа» одну лишь микросхему в наше время в корне не верно. Планшет – комплексное решение, куда входит и набор аппаратных компонентов (чипсет с процессором, графикой, беспроводными модулями и пр.), и набор драйверов для прочих аппаратных компонентов, и сборка Android, и даже в большинстве случаев ещё и системная плата. Например, у тайваньской компании MediaTek есть две чётко разделённые линейки платформ – одна для смартфонов (индексы начинаются на «6»), вторая – для планшетов (на «8»). Если сравнить топовые решения с 8 ядрами – MT6592 и MT8392 – то по спецификациям и «цифрам» они окажутся одинаковыми. Но первое предназначено для «умных телефонов», второе – для «таблеток».
MT8392 кажется близнецом MT6592, но различия между ними есть
Различия между ними в следующем. MediaTek активно применяет концепцию «законченного платформенного решения». То есть такого, в котором производителю устройства предлагается не просто чипсет и ПО, а ещё и референс-дизайн системной платы. Так вот конструкция плат с чипсетами для смартфонов и планшетов разнится, и весьма значительно. Смартфоны компактнее планшетов, а значит, компоновка платы должна быть более плотной.
Кроме того, у планшетов в подавляющем большинстве случаев более ёмкие аккумуляторы (скажем, если у среднего смартфона – 2500 мАч, то у среднего планшета – от 4000 и больше). Однако заряжать их пользователям, разумеется, хочется за те же пару часов, что и в случае «умных телефонов». Поэтому чипсет MediaTek MT8392 оптимизирован под более мощные зарядные устройства – чтобы планшет заряжался быстро, но без ущерба для ресурса батареи. Это особенно важно именно в ситуации с планшетными компьютерами, так как у смартфонов чаще всего съёмные аккумуляторы, а вот у «таблеток» в 99,9% случаев – встроенные.
Далее идут различия в наборе драйверов – причём, прежде всего, касающихся работы с экраном. В смартфонах обычно используются дисплеи с разрешением 2560х1440, 1920х1080 или, например, 1280х720 точек, то есть формата 16:9. А вот в планшетах всё несколько иначе: 2560х1600, 1920х1200 и 1280х800. Поэтому наборы драйверов, идущие в комплекте с MediaTek MT6592 и MT8392, различаются. Есть, конечно, «мсье, любящие извращения» – они пытаются делать планшеты на MT6592, пытаясь взять часть драйверов из пакета для MT8392. Работают такие устройства приемлемо, но… В данном случае от глюков пользователь совсем не застрахован.
Наконец, сборки Android, предлагающиеся MediaTek в комплекте с MT6592 и MT8392, также несколько различаются. Например, в случае MT8392 реализована возможность отображения всего интерфейса, включая рабочий стол, и в вертикальном, и в горизонтальном режиме. Потому что планшеты обычно эксплуатируют и так, и так. Интерфейс раздела «Настройки» также совсем иной – просто потому, что экраны планшетных компьютеров больше (от 7 дюймов и выше), и в их случае логично сделать это меню с двумя колонками, а не с одной, как у смартфонов. Таких вот различий множество – достаточно покрутить в руках смартфон на MT6592 и планшет на MT8392.
Оформление раздела «Настройки» в планшете (слева) и в смартфоне
Насколько я могу судить, Qualcomm столь чёткого «разделения» не предлагает, и именно поэтому небольшие и сравнительно небольшие игроки рынка планшетов всё чаще отдают предпочтения решениям MediaTek. Просто потому, что с решениями тайваньского производителя проще работать. И, как следствие, готовые продукты получаются быстрее и дешевле для конечного потребителя. Мои источники называют цифру в 20-30% – именно настолько ниже временные затраты при создании планшета на «железе» MediaTek.
Конечно, временные затраты можно компенсировать человеческим ресурсом – читай, огромной командой разработчиков; однако, она есть только у грандов рынка – той же Samsung, а также Sony и, скажем, HTC. А вот те, у кого ни времени, ни людей нет, останавливаются на чипсетах MediaTek. Помимо небольших производителей, на решения MediaTek всё чаще обращают внимание те, у кого, может быть, и хватает ресурсов – просто компании умеют считать деньги – Lenovo, Acer, ASUS, Alcatel. Кстати, уже две недели вовсю эксплуатирую планшет Alcatel OneTouch Hero 8 D820 на MediaTek MT8392 – на редкость приятное и быстрое устройство. Подробнее о нём – в другой раз.
Alcatel OneTouch Hero 8 D820
Такая вот ситуация с различиями между чипсетами для смартфонов и планшетов. Во время изучения этого вопроса я в очередной раз убедился, что в сфере высоких технологий всё точно так же, как и в жизни: одинаковые с виду вещи могут оказаться совершенно разными. Да, отдельные компоненты MT6592 и MT8392 унифицированы, но вот «комплектация» (речь прежде всего о ПО) каждого из этих решений имеет свои уникальные особенности. И именно она («комплектация») делает эти чипсеты максимально подходящими для устройств конкретного типа.
P.S. Хочу поблагодарить Михаила Чернышова, директора по развитию бизнеса смартфонов компании PocketBook, за подробные консультации в процессе подготовки материала. Также благодарю Евгения Космосова, представителя российского бренда планшетов bb-mobile.
Более 24 тыс. различных устройств, более тысячи различных производителей – огромная фрагментация — и это только на Android… Как в таком море вариантов выбрать то, что нужно именно вам?
На картинке выше – один прямоугольник соответствует одной модели смартфона, чем больше площадь, тем больше количество на сетях мобильных операторов в мире. Источник картинки: здесь.
Выбор смартфона стал затруднителен как никогда. Лет десять назад дизайн смартфонов имел куда большее значение, каждый новый девайс был уникален внешне – погуглите, посмотрите, например, как выглядели «мультимедийные компьютеры» Nokia N-series! (Например). Это были реальные произведения инженерного искусства. И в первую очередь, дизайн помогал определиться с выбором. Сейчас — другое дело: все смартфоны сенсорные, почти без кнопок, без движущихся частей, прямоугольные, с ходу не просто отличить.
Поражает воображение инженера сейчас другое. Небольшой параллелепипед в руке стал очевидно самым плотно укомплектованным собранием патентов. Еще в 2012 году «в области технологий изготовления смартфонов разным фирмам по всему миру принадлежит около 250 000 патентов. Трудно сказать, сколько из них может иметь отношение к одному отдельно взятому мобильному устройству, однако, в среднем, современный коммуникатор таит в себе около 110 000 патентов».
Очевидно, что используемых патентов будет становиться только больше. Области используемых патентов постоянно расширяются: это, в первую очередь, беспроводные технологии и компьютерные науки. Большая их часть – это алгоритмы, реализованные в чипсете. Современный чипсет смартфона – главный компонент, определяющий возможности устройства, его отличительные характеристики, те самые фишки, интересные дельты.
Процессор, мобильный процессор, система на кристалле (SoC), чип, чипсет, СБИС, платформа – это близкие термины, которые широко используются, не будем сейчас углубляться в отличия: кому что больше нравится, кто как привык говорить — пусть так и будет.
Главное, что хотелось бы автору подчеркнуть в этой статье, это то что, используемый чипсет – крайне важный фактор, на который имеет смысл обращать внимание при выборе вашего нового смартфона. Упоминаемые выше сотни тысяч патентов в первую очередь реализованы в нем.
Самые современные чипы – это, действительно, инженерное чудо. Задумайтесь: миллиард транзисторов в кремниевом квадратике размером, например, 14*14мм! Автор в своем детстве занимался в радиокружке и тогда примерно такого же размера был один транзистор – выглядел как маленькая пуговица с тремя ножками — такая вот миниатюризация за 30 лет. Сейчас при производстве флагманских чипсетов уже используется технология 10 нм, а это значит, что один транзистор тоньше человеческого волоса в 2500 раз.
Вычислительная система современного чипсета является гетерогенной, т.е. распределенной, неоднородной, разные типы задач распределены между несколькими специализированными процессорными подсистемами (CPU, GPU, ISP, DSP, DPU, VPU, NPU), модемом сотовой связи и интегрированной в чипсет памятью.
Каждая из составляющих чипсета заслуживает отдельного разговора. Например, от того, какой модем стоит в чипсете вашего смартфона, зависит по каким стандартам сотовой связи он может работать, какой функционал поддерживает. В качестве примера предлагаю посмотреть здесь. В этой статье чуть подробнее поговорим только о CPU, точнее только о часто обсуждаемой теме ядер, а затем перейдем собственно к рекомендациям по выбору чипсета.
Несколько слов о количестве ядер. Часто приходится слышать в салоне сотовой связи, что чем больше, тем лучше. Это конечно не так. Вот лишь несколько соображений:
— Для начала, говоря про ядра, мы должны понимать, что речь идет об одной из частей системы на кристалле – а именно, о центральном процессоре (CPU). CPU занимается общим управлением чипсета и приложениями от 3-х сторон.
— Закон Амдала никто не отменял. «Закон Амдала» (англ. Amdahl's law, иногда также Закон Амдаля-Уэра) — иллюстрирует ограничение роста производительности вычислительной системы с увеличением количества вычислителей. Джин Амдал сформулировал закон в 1967 году, обнаружив простое по существу, но непреодолимое по содержанию ограничение на рост производительности при распараллеливании вычислений: «В случае, когда задача разделяется на несколько частей, суммарное время её выполнения на параллельной системе не может быть меньше времени выполнения самого длинного фрагмента».
— Пока в программах для смартфонов мало параллелизма. Главная специфика работы смартфона — это работа в режиме прерываний. В спящем режиме задействованы ядра с минимальным энергопотреблением.
— Больше ядер – больше энергопотребление, а это один из самых критичных параметров для смартфона.
— До недавнего времени во всех iPhone-ах было всего 2 ядра CPU, в iPad-е – 3 ядра CPU. Этого числа ядер было вполне достаточно и для премиального сегмента. Что уж говорить о среднем или бюджетном вариантах.
— Еще одна мысль – те вендоры, которые делают больше ядер, не имеют возможности разместить что-то другое т.к. физический размер чипсета имеет ограничения.
— Самые крутые на сегодня флагманские процессоры для смартфонов – октакоры, т.е. восьмиядерные CPU, — пока больше не нужно.
— В общем, просто гонка за большим числом ядер в смартфонах бессмысленна (разве что для целей маркетинга, но это уже другая история). Важен баланс, важно, как специализированные задачи распределены между подсистемами. Рано или поздно ядерное безумие уляжется.
— Другая тема – это тактовая частота центрального процессора. Сейчас максимальная частота флагманов достигает 2.45 ГГц и нужна для непродолжительных высоких нагрузок (например, при обработке 4К30 видео, при передаче данных по сети LTE со скоростями до 1 Гбит/с) или для задач бенчмаркинга (требует отдельной статьи, поэтому опустим «для ясности»).
Итак, на какие чипы стоит обратить внимание? Ниже представлена сводная таблица. Процессоры компании Qualcomm есть во всех ценовых сегментах. Это однозначный лидер. Модемные чипы компании (т.е. без AP — процессора приложений) также используются и в iPhone-ах. По остальным производителям картина не однозначна, что-то удается лучше, над чем-то еще предстоит поработать.
Компании / сегменты SoC | Бренд | Премиальный | Высокий | Средний | Низкий | Модем |
---|---|---|---|---|---|---|
Ориентировочная цена смартфона | 30К+ руб | 20-30К руб | 10-20К руб | 3-10К руб | ||
Qualcomm | Snapdragon | + | + | + | + | + |
Intel | Atom | +\- | ||||
Samsung | Exynos | + | + | + | ||
HiSilicon | Balong | +\- | + | |||
Mediatek | Helio | +\- | + | + | ||
Spreadtrum | + |
Мы систематизировали данные о различных чипах смартфонов, чтобы нагляднее показать разницу между ними и их производительностью. Упаковали все в одну табличку и вкратце рассказали, что и откуда взялось.
У каждого производителя есть как удачные модели, где этот баланс найден, так и откровенно провальные — там где силы бросили на высокую производительность всех ядер, забыв про память, не оставив запаса на простые задачи и не научив чип работать в полсилы. Цель данной статьи – показать, как эволюционировала архитектура ARM, какие решения актуальны сейчас и какие из них можно выбрать для себя, ориентируясь на сценарий использования смартфона.
ARM и основные версии семейств
Все нынешние вычислительные ядра ARM Holdings для смартфонов объединены в семейство Cortex-A. Остальные разработчики покупают у ARM лицензии на них и выпускают свои чипы с минимальными изменениями. Но могут также и перерабатывать саму архитектуру или вовсе создавать все практически с нуля, сохраняя лишь поддержку соответствующего набора инструкций. Так, например, поступают Apple, Samsung и некоторые другие компании. У Samsung это ядра Exynos M1, M2 и M3. У Apple — Monsoon, Mistral, Hurricane и т.д. У Nvidia — Denver2. У Qualcomm — Kryo и др.
Теперь давайте посмотрим на самые ходовые SoC основных игроков на этом рынке.
Противостояние HiSilicon и Qualcomm
В недавнем интервью The Information менеджер HiSilicon заявил, что компания видит Qualcomm своим «конкурентом № 1». Однако это соперничество – далеко не новость, компании постепенно перешли от дружественного партнерства к хладнокровному противостоянию. Huawei была главным покупателем процессоров Snapdragon от Qualcomm и продолжает использовать ее чипы в некоторых удачных по соотношению цены и качества смартфонах Honor. Проблема для Qualcomm состоит в том, что Huawei вышла на третье место в мире на мировом рынке смартфонов и одновременно все активнее использует свои чипы HiSilicon. Qualcomm не просто потеряла главного партнера. Рост Huawei выдавливает с рынка другие бренды, которые используют процессоры Snapdragon.
Ситуация стала сложной, уже когда HiSilicon анонсировала свои первые мобильные процессоры. Несмотря на то, что Huawei все еще покупала чипы у Qualcomm, последняя начала серьезно менять информацию о продуктах, беспокоясь, что Huawei может поделиться ей с HiSilicon. И, возможно, эти опасения были небезосновательны: работа сотрудников Huawei над Nexus 6P вместе с Google многому научила их в области оптимизации «железа» и софта.
Помимо чипсетов, гиганты также воюют за патенты, связанные с интернетом вещей и другими развивающимися технологиями, в особенности касающимися 5G. Qualcomm была основным держателем патентов на промышленные стандарты CDMA, 3G и 4G, что, наряду с интегрированными модемами в чипсетах, быстро вознесло процессоры Snapdragon на вершину экосистемы Android. И распространение 5G представляет угрозу для этого лидерства, поскольку Huawei претендует на патенты в пользовательских и промышленных технологиях 5G, что неизбежно приводит к столкновению компаний.
Qualcomm по-прежнему является более крупным игроком. В прошлом году во всех сегментах рынка она заработала $22.3 млрд, что намного больше, чем показатель HiSilicon в $5.6 млрд. Но не будем забывать, Qualcomm продает свои чипсеты всем, а чипсеты HiSilicon использует только Huawei.
Samsung
Флагманским устройствам Samsung свойственна двойственность: на рынке присутствуют как модели на базе чипов Snapdragon, которые — сюрприз! — производятся на линиях Samsung, так и на базе собственного SoC Exynos. Интересно, что делаются Exynos на похожем техпроцессе, что и Snapdragon, однако они имеют явное преимущество в плане производительности. Существует несколько версий того, почему корейцы поступают именно так. Наиболее правдоподобной выглядит идея о том, что для пользователей США (а именно там продаются модели с «драконом» на борту) пришлось бы лицензировать часть технологий вроде СDMA, тогда как Qualcomm их уже имеет. В любом случае результат получается очень неплохим.
Так, Exynos 8895 установленный в Samsung S8, имел четыре собственных ядра M2 Mongoose с частотой 2,1 ГГц и четыре ядра А53 с частотой 1,7 ГГц. В обновленном Exynos 9810 ядра проапгрейдили до M3 Mongoose, попутно повысив частоту до 2,9 ГГц, а четыре низкопроизводительных ядра обновили до А55. Видео проапгрейдили до Mali G72, что сделало его опять одним из самых высокопроизводительных решений наравне с Adreno 630 в Snapdragon 845.
В результате Samsung S9+ на базе Exynos по синтетическим тестам считается самым быстрым смартфоном на Android и обходит аналогичные модели на Snapdragon.
При этом не флагмаными едиными. Samsung также выпускает крепких середнячков — серию Galaxy А — на базе опять же собственных процессоров. Прошлогодний А7 основывался на Exynos 7 Octa 7880: 8 ядер Соrtex A53 с частотой 1,9 ГГц, Mali-G71 MP2 и двухканальная память LPDDR4.
Характеристики Soc позволяли ему на равных конкурировать с Snapdragon 625. В готовящемся к выходу в этом году смартфоне Galaxy A8 будет стоять уже новый Exynos 7 Octa 7885, в котором два ядра заменили на А73, увеличили частоты до 2,2 ГГц, а для оставшихся шести А53 частоту снизили до 1,6 ГГц. Таким образом удалась и производительность повысить и автономность увеличить.
Интересно, что у Octa 7885 есть, можно сказать, младший брат, Exynos 5 Hexa 7872, в котором присутствует два старших А73 (с частотами 2 ГГц) и 4 А53, работающими на еще более низких 1,4 ГГц. Первые смартфоны на базе этого чипа вот-вот пойдут в серию и обещают неплохое соотношение цена/производительность.
Сравнительная таблица производительных SoC
Чтобы вам было проще разобраться во всем этом многообразии, мы собрали все основные характеристики в таблицу, добавив туда усредненные результаты тестов Geekbench4 из открытой базы данных компании-разработчика и официального рейтинга. А также результаты GFXBench: Manhattan.
(Нажмите для увеличения)
Рассматривая таблицу важно помнить, что множество смартфонных приложений все еще слабо заточены под многопоточность, поэтому производительность на одно ядро, отображаемая в тесте Geekbench 4 Single, также является весьма важным показателем.
Qualcomm и линейка Snapdragon
Qualcomm считается признанным лидером в этой сфере. Сейчас в портфеле компании насчитывается несколько поколений успешных SoC, которые разошлись миллионами копий по всему миру. Давайте посмотрим на ассортимент и выделим наиболее интересные модели.
Snapdragon 4хх – серия доступных SoC для смартфонов. Возможно, эта фраза несколько грубая по отношению к ним, но некоторые производители пытаются воткнуть эти SoC под предлогом заботы об автономности. Не верьте им. Хотя Snapdragon 4хх действительно экономичные, экономичность является следствием, а не причиной.
Серия Snapdragon 450 также использует компоновку из 8 ядер, но выпускается по техпроцессу 14 нм. Частоты удалось повысить до 1,8 ГГц, а встроенное видеоядро обзавелось поддержкой разрешений от WUXGA до Full HD+ (соотношение сторон 18 к 9). Snapdragon 450 по-прежнему использует Cortex-A53 (ARMv8) и одноканальную память LPDDR3.
Snapdragon 625 и 626 – модельный ряд SoC первый получивший зарядку QC 3.0 и выпускающийся по нормам 14 нм FinFET. Это позволило снизить энергопотребление CPU части. Однако отличий от 4хх серии не так уж и много: подросшая частота до 2ГГц для 625 и 2,2 ГГц для 626.
Snapdragon 653 – первый SoC среднего уровня созданный по технологии BIG.Little. В основе лежит связка 4 ядер Cortex-A72 (до 1,95 ГГц) и 4 ядер Cortex-A53 на частоте до 1,45 ГГц. Появляется двухканальная память LPDDR3 и графическое ядро с нормальной производительность. Телефоны на основе Snapdragon 653 могут оснащаться дисплеями с разрешением 2560x1600 пикселей.
Snapdragon 630, 636 и 660 – особняком тут стоит именно 630 чип, т.к. он закончил свою жизнь, не успев как следует ее начать. Его строение было относительно просто: 8 одинаковых ядер Cortex-A53 (ARMv8) делились на 2 кластера по 4, в производство он пошел сразу на 14 нм техпроцесс. В качестве памяти применялась двухканальная LPDDR4. Буквально в том же году Qualcomm пришла к выводу, что конфигурация Snapdragon 630 не совсем удачная и обновила ее до 636. В ней применяется четыре более быстрых ядра Cortex-A73 и четыре Cortex-A53. Snapdragon 636 и 660 – это одинаковые SoC с отличиями в максимальной частоте работы (1,8 ГГц против 2,2 ГГц), разными графическими ядрами и чуть более высокой частотой памяти у 660.
В Snapdragon 845 впервые установлены две пары ядер Kryo 385 Gold и Silver. Kryo 385 Gold основано на версии Cortex-A75 (ARMv8.2-A), в то время как Silver — Cortex-A55 (ARMv8.2-A). Это следующий шаг в развитии технологии BIG.little. Теперь Qualcomm именует ее ARM DynamIQ. Частоты Kryo 385 Gold доходят до 2,8 ГГц, а более слабые ядра Kryo 385 Silver наоборот понижены до 1,8 ГГц.
Выводы
Главный вывод, который можно сделать, рассматривая весь этот «зоопарк», состоит в том, что несмотря на уровень кастомизации ядер именно их семейство определяет конечную производительность. Если вы хотите обзавестись высокопроизводительным решением, тогда подбирайте вариант смартфона с SoC, содержащим в себе ядра Cortex-A72, A73 или A75. Но если десятые доли секунды в отклике смартфона вам не важны, но есть желание сэкономить, тогда Cortex-A53 вас вполне устроят.
Также не стоит забывать, что медленная оперативная память или ее объем менее 2 ГБ способны «задушить» любой высокопроизводительный процессор.
Huawei стремительно превращается в компанию, которая сама обеспечивает себя компонентами для своих устройств. Очень вероятно, что вы сейчас читаете эти строки с одного из ее смартфонов, поскольку сейчас это третий производитель в мире. Если вы пользуетесь смартфоном Huawei, тогда, возможно, за работу ваших приложений отвечает чипсет Kirin, разработанный HiSilicon, принадлежащей Huawei компании по производству полупроводников, базирующейся в Шэньчжэне.
Также как и основные соперники Apple и Samsung, Huawei разрабатывает собственные процессоры. Это дает компании больший контроль над тем, как взаимодействуют ее «железо» и софт, в итоге результат превосходит тот, которого можно было бы ожидать, глядя на спецификации. И в этом смысле HiSilicon превратилась в незаменимую часть успеха мобильного подразделения Huawei. Линейка процессоров HiSilicon расширялась с годами, распространяясь не только на флагманские продукты, но и на средний сегмент. Итак, поговорим подробнее о HiSilicon, компании, производящей чипсеты для Huawei.
Линейка чипсетов HiSilicon Kirin
Последний флагманский чипсет HiSilicon – Kirin 970. Он стоит в нескольких топовых смартфонах Huawei, включая Mate 10, P20 Pro, и в недорогом Honor View 10. И как и можно ожидать от чипа, на котором работают дорогие топовые модели, он включает в себя множество высокопроизводительных компонентов. Восьмиядерный процессор с ядрами Cortex-A73 и A53 работает в паре с графическим ускорителем Mali-G72 MP12, что делает этот чип самым мощным у HiSilicon на настоящий момент. Компания также улучшила компоненты, отвечающие за обработку изображений и видео, добавив поддержку топовых функций, а топовый модем позволяет выжать максимум из самых быстрых в мире сетей LTE.
Одна из самых значимых функций – это использование нейронного процессора. Kirin 970 от HiSilicon следует за Qualcomm и Apple по пути использования специальных аппаратных компонентов для ускорения машинного обучения, задачи которого варьируются от распознавания речи до обработки изображения. И то, насколько быстро Huawei добавила эту технологию в «середнячка» Honor View 10, может говорить о том, что компания хочет быстро включить преимущества машинного обучения в число достоинств всей своей линейки смартфонов. И новые функции P20 Pro, связанные с искусственным интеллектом, должны быть добавлены и в Mate 10 Pro.
Предшественник Kirin 970, Kirin 960, во многих отношениях сходный чип, но в нем отсутствует новый нейронный процессор, также как и ряд обновленных возможностей обработки изображения и свойств модема. Однако это мощный чип, который стоит как в топовых моделях Huawei, так и в более бюджетных представителях бренда Honor. И в то время как Huawei продолжает использовать чипы от Qualcomm в ряде моделей среднего сегмента, Kirin 659 рассчитан на более дешевые модели, которым не нужна высокая производительность.
Kirin 970 | Kirin 960 | Kirin 659 | |
CPU | 4x Cortex-A73 2.36 ГГц 4x Cortex-A53 1.84 ГГц | 4x Cortex-A73 2.36 ГГц 4x Cortex-A53 1.84 ГГц | 4x Cortex-A53 2.36 ГГц 4x Cortex-A53 1.70 ГГц |
GPU | Mali-G72 MP12 850 МГц | Mali-G71 MP8 1037 МГц | Mali-T830 MP2 900 МГц |
NPU | Есть | Нет | Нет |
RAM | LPDDR4x 1833 МГц | LPDDR4 1800 МГц | LPDDR3 933 МГц |
LTE | Cat 18 | Cat 12 | Cat 6 |
Node | 10 нм FinFET+ | 16 нм FinFet | 16 нм FinFet+ |
Продуктовая линейка HiSilicon может быть легко разделена на две большие категории. Серия Kirin 900 – это флагманские чипсеты и их лучшие функции. Kirin 600 – более дешевая опция для среднего сегмента, использующая менее производительные процессор и графику и лишенная компонентов для обработки изображений, которые Huawei использует в своих топовых конфигурациях камеры. Обе категории продолжат анонсироваться в порядке возрастания, позволяя отслеживать самые крутые новинки.
Мы еще не видели топового чипа с использованием новейшей ARM технологии DynamIQ и процессорных ядер Cortex-A75 и A55 CPU, хотя HiSilicon быстро перешел на новейшую технологию видеопроцессоров. Переход к этой новой технологии потребует более значительного пересмотра чипсета, чем в предыдущих обновлениях, так что анонсы в этих линейках могут последовать в конце 2018 года.
Заключение
HiSilicon, как и Huawei, быстро развивалась в последние пять лет. Она эволюционировала от малоизвестного игрока рынка чипсетов к большой компании, соперничающей с крупными брендами. По мере того, как растут продажи устройств Huawei и Honor, растет и влияние HiSilicon на рынке мобильных процессоров.
Производимые компанией чипсеты – это та сила, которая способна вывести смартфоны Huawei в лидеры. А кроме того, компания находится на самом острие развития машинного обучения. Это, а также более широкое внедрение 5G обеспечивают HiSilicon и Huawei крайне прочную позицию.
Вот и пришло время завершать наш рейд в глубокие тылы смартфонов. Надеюсь никто не будет против, что упор сделан на игровой производительности и связи.
Сравниваем фирменные чипсеты производителей смартфонов:
- Huawei HiSilicon Kirin 620, 650, 655, 658, 659, 930, 950 и 960
- Samsung Exynos 3475, 7420, 7570, 7870 7880, 8890 и 8895
- Xiaomi Surge S1
Меню:
Kirin 620
Чипсет HiSilicon Kirin 620 используется в смартфонах Huawei Y6 II, P8 Lite и Honor 4X.
Чипсет изготовлен по нормам техпроцесса 28 нм. CPU-часть состоит из восьми ядер Cortex A-53, все они работают на частоте 1,2 GHz. Производительность одного ядра можно сравнить с MediaTek МТ6735, а в многопоточных тестах чипсет лишь немного уступает МТ6753.
GPU представлен старым добрым ARM Mali-T450 MP4. Решение старое, видимо в угоду экономии энергии штатную частоту 700 MHz (в MT6592) занизили до 500 MHz. Производительность такого решения крайне мала и примерно равна Mali-T720 MP2, что позволит играть в WoT Blitz только на минимальных настройках графики.
Kirin 650
Чипсет встречается в смартфонах Huawei Honor 5C, Honor 7 Lite и P9 Lite.
В отличии от предшественника, при производстве применяется техпроцесс 16-нм. CPU представлен двумя кластерами Cortex A-53, по четыре ядра в каждом. Первый квартет работает на частоте 1,7, второй на 2,0 GHz. В многопоточных тестах CPU не уступает Snapdragon 625/626.
В чипсете применяется GPU ARM Mali-T830 MP2 (600 MHz). Поиграть в Wot Blitz на максимальных настройках не получится, по производительности Mali-T830 MP2 примерно равен старенькому Adreno 320 или более новому Adreno 505.
Kirin 655
Чипсет установлен в смартфоны Huawei Honor 6X и 8 Lite, Nova Lite.
Kirin 655 – это разогнанная версия 650-го. Частота производительного кластера Cortex A-53 поднята на 100 MHz и теперь составляет 2,1 GHz. Частота видеопроцессора Mali-T830 MP2 может достигать 900 MHz. Чипсет по-прежнему не отвечает определению «игровой», что особенно удивительно при ценниках на смартфоны с его участием от 12 750 руб.
Kirin 658
Чипсет установлен в смартфон Huawei P10 Lite.
Это еще более сильно разогнанная версия Kirin 650. Частота кластеров Cortex A-53 составляет 1,7 и 2,35 GHz. Экстремальный разгон принес свои плоды, в многопоточном тесте Kirin 658 стоит на одном уровне с Snapdragon 820.
GPU ARM Mali-T830 MP2 работает на частоте 900 MHz. Этого все-равно недостаточно для игры в WoT Blitz на максимальных настройках графики.
Kirin 659
HiSilicon Kirin 659 установлен в единственный на рынке телефон – это Huawei Nova 2.
Официальной информации на момент составления материала нет, можно лишь предполагать дальнейший разгон Kirin 650.
Kirin 930
Чипсет установлен в смартфон Huawei P8.
Применяется техпроцесс 28 нм и классическая архитектура ARM big.LITTLE из двух кластеров (по четыре ядра) Cortex A-53, работающих на частотах 1,5 и 2,2 GHz. Процессорная часть «флагманского» чипсета слабее таковой в более позднем Kirin 650 на 5-10% при тестировании одного ядра, но в многопоточном режиме не уступает ему.
Видеопроцессор ARM Mali-T628 MP4 работает на частоте 680 MHz. Производительность находится на уровне древнего Adreno 320 или современного Adreno 505. Решение не игровое.
Kirin 950
Kirin 950 представлен смартфонами Honor 8, V8, Magic и Mate 8.
CPU чипсета изготовлен по нормам 16 нм техпроцесса и представляет собой современную конструкцию из двух кластеров (по четыре ядра) Cortex A-53 и A-72. Ядра A-53 работают на частоте 1,8 GHz, ядра A-72 на 2,3 GHz. В многопоточных тестах CPU всего на 20% слабее Snapdragon 835.
В качестве GPU применили эталонный ARM Mali-T880 MP4. Kirin 950 несомненно игровое решение и позволит играть во все современные игры на максимальных настройках.
Kirin 960
Чипсет установлен в большое количество смартфонов, цены на которые начинаются от 25 000 рублей. Среди них: Huawei Honor 8 Pro, 9, V9, P10 и P10 Plus, Mate 9 и Mate 9 Pro.
Kirin 960 – это современный флагман Huawei. К сожалению, достоверно установить примененные нормы технологического процесса изготовления не удалось. CPU часть представлена двумя кластерами по четыре ядра. В экономичном кластере ядра Cortex A-53 работают на частоте 1,8 GHz, в производительном кластере ядра A-73 работают на частоте 2,4 GHz. По производительности CPU в обоих режимах (один поток и многопоточность) повторяет результаты Qualcomm Snapdragon 835. Примечательно, что не сбылось обещание ARM Cortex о превосходстве ядер A-73 над A-72 на 30%. Либо ядра Kryo в 835-м тоже основаны на Cortex A-73.
В качестве графического ускорителя применен ARM Mali G71 MP8. Игровые возможности превышают Mali-T880 MP4 примерно на 25%, решение можно назвать игровым. Отдельно отметим поддержку API Vulcan.
Samsung Exynos 3475
Чипсет установлен в смартфоны Samsung Galaxy J1 (2016), J2 SM-J200F и SM-J200H.
CPU часть представлена четырьмя ядрами Cortex A-7, работающими на частоте 1,1 GHz. GPU есть, но Samsung не предоставляет данных какой именно. Тестовые программы показывают наличие ARM Mali-T720. В общем и целом чипсет напоминает незаконнорожденное дитя Snapdragon 210 (CPU) и MediaTek MT6737 (GPU). Игровая производительность крайне низкая, не уверен в принципиальной возможности запуска WoT Blitz на смартфонах с этим чипсетом.
Samsung Exynos 7420
Чипсет установлен в смартфонах: Samsung Galaxy A8, Note 5, S6, S6 Edge и S6 Edge+, Meizu Pro 5.
CPU представлен двумя кластерами по четыре ядра в каждом. Энергоэффективные ядра Cortex A-53 работают на частоте 1,5 GHz, более производительные A-57 на частоте 2,1 GHz. Чипсет изготовлен по нормам 14-нм. Производительность при нагрузке на одно ядро примерно соответствует Snapdragon 650. В многопоточном режиме CPU чипсета занимает место между Snapdragon 625 и 820.
GPU представлен ARM Mali-T760 MP8, который быстрее (согласно тестам) Mali-T880 MP4 на 32%. Чипсет можно назвать игровым.
Exynos 7570
Бюджетный чипсет установлен в смартфоны: Samsung Galaxy J3 (2017) и Xcover 4.
В CPU входит один 4-ядерный кластер Cortex A-53. Частота ядер составляет 1,4 GHz. GPU – ARM Mali-T720. Это брат-близнец MediaTek MT6737, выгодно отличающийся от него изготовлением по 14-нм техпроцессу. Впрочем, на игровую производительность это не влияет, она по-прежнему низкая.
Exynos 7870
Смартфоны с этим чипсетом: Samsung Galaxy J5 и J7 (2017).
Чипсет изготовлен по техпроцессу 14 нм, включает в себя восемь ядер Cortex-A53, работающих на частоте 1,6 GHz.
GPU – ARM Mali-T830 MP1. Чипсет не является игровым, его производительности хватит чтобы обойти в тестах Mali-T720 или Т760, но и только. Исходя из характеристик, чипсет очень похож на MediaTek МТ6753.
Exynos 7880
В основе чипсета лежит CPU с восемью ядрами Cortex A-53, работающими на частоте 1,9 GHz. Техпроцесс изготовления 14 нм.
GPU представляет собой ARM Mali-T830 MP3, который в тесте 3DMark Ice Storm Unlimited Graphics (1280×720 offscreen) один в один повторяет результаты Adreno 506. Перед нами прямой конкурент и аналог Snapdragon 625.
Samsung Exynos 8890
Exynos 8890 встречается в смартфонах: Meizu Pro 6 Plus, Samsung Galaxy S7 и S7 Edge.
CPU представляет собой два кластера. И если в одном находятся привычные Cortex A-53 (1,6 GHz), то во втором кластере ядра обозначены как «Custom Core» (2,3 GHz). Согласно тексту на фирменном сайте, Samsung с нуля переработали процессорную часть, внедрили собственный блок прогнозирования, собственный диспетчер для гетерогенных вычислений и добилась прироста производительности на 30-40% относительно седьмой серии Exynos (видимо 7880). Особо хочу отметить, что в одном и том-же кластере, одно или два «Custom» ядра могут независимо от других поднимать тактовую частоту для решения ресурсоемкой задачи. Иными словами, если нагрузка идет в два потока, то два ядра из четырех и поднимают тактовую частоту, а остальные находятся в экономичном режиме. Такого раньше не было. Техпроцесс не изменился, по-прежнему 14 нм.
GPU представлен ARM Mali-T880 MP12. Данный видеопроцессор лишь на 8% (3D Mark) отстает от Adreno 530 (Snapdragon 820), предлагая замечательную игровую производительность.
Samsung Exynos 8895
Топовый на данный момент чипсет установлен в смартфоны Samsung Galaxy Note 8, S8 и S8+.
Это первый чипсет Samsung, изготовленный по техпроцессу 10 нм. Четыре ядра «Custom» и четыре Cortex A-53, работают на частотах 2,3 и 1,7 GHz. По результатам тестов, CPU Exynos 8895 равен Snapdragon 835, как в тестах на одно ядро, так и при многопоточной нагрузке.
Xiaomi Surge S1
В продаже существует только один смартфон с этим чипсетом — Xiaomi MI5C.
О чипсете совсем нет официальной информации. Диагностическое ПО показывает два кластера по 4-е ядра Cortex A-53, которые работают на частотах 1,4 и 2,1 GHz.
Интегрированный GPU неизвестен совсем, специалисты подозревают ARM Mali-T860 MP4. WoT Blitz на максимальных настройках графики идет с 24-26 FPS, но случаются кратковременные фризы. Чипсет можно назвать условно игровым.
К недостаткам чипсета можно отнести отказ в запуске производительного кластера во время интернет-серфинга, т.е., по его мнению, открывать тяжелые интернет-страницы не является нагрузкой. А ведь это не так. От этого может сложиться впечатление, что смартфон медленный.
Официальной информации по Kirin мало, поэтому просто перечислю то, что известно:
Kirin 620 Оперативная памятя LPDDR3, частота 800 MHz.
Kirin 650 Оперативная память LPDDR3, частота 933 MHz.
Kirin 655, 655, 658 и 659 — LPDDR3.
Kirin 930 Двухканальная LPDDR3, частота 800 MHz.
Kirin 950 – LPDDR4
Kirin 960 – LPDDR4
Exynos 3475 – LPDDR3.
Exynos 7570 – LPDDR3, накопитель – E.MMC 5.0.
Exynos 7870 – LPDDR3, накопитель – E.MMC 5.1.
Exynos 7420, 7880 и 8890 – LPDDR4, поддержка накопителей как по стандарту E.MMC 5.1, так и UFS 2.0.
Exynos 8895 – используется энергоэффективная и быстрая оперативная память типа LPDDRx. Работа с накопителями осуществляется по стандартам E.MMC 5.1 или UFS 2.1.
Поддержкой сразу двух стандартов накопителей могут воспользоваться сторонние заказчики и поставить в свои смартфоны более дешевые (и медленные) модули постоянной памяти. В Samsung так делать, скорее всего, не будут.
Чипсет Surge S1 использует оперативную память LPDDR3, частота неизвестна.
Kirin 620
Встроенный модем осуществляет загрузку и отправку информации по каналу LTE по Cat4, т.е.150 Мбит/сек и 50 Мбит/сек. На этом скудная информация от Huawei заканчивается. Можно было бы посмотреть характеристики смартфонов с этим чипсетом, но друзья, мы же не знаем точно, может быть Wi-Fi модемы и GPS-приемники распаяны на системной плате и разные в разных смартфонах.
Kirin 650
LTE-модем в чипсете соответствует Cat7, т.е. загрузка осуществляется со скоростью 300 Мбит/сек, а отправка 100 Мбит/сек.
Kirin 655, 655, 658 и 659
Официальной информации от производителя нет. Видимо это и привело к свистопляске в спецификациях смартфонов на прилавках магазинов. Например, Huawei Honor 8 Lite обещает работу по Cat6, а Honor 6X только Cat4. Оба смартфона работают на Kirin 655.
Kirin 930 и 950
Чипсеты оснащены модемами, которые передают информацию по Cat6, т.е., загрузка 300 Мбит/сек, отправка 50 Мбит/сек.
Kirin 960
В чипсет установлен современный LTE-модем, который осуществляет загрузку файлов по Cat12, а отправку по Cat13, соответственно 600 и 150 Мбит/сек.
Exynos 3475
Чипсет поддерживает LTE, скорость загрузки и отправки соответствует Cat4 и составляет 150 и 50 Мбит/сек соответственно.
Exynos 7420
Официальную информацию найти не удалось.
Exynos 7570
В чипсет установлен LTE-модем, работающий по Cat4, т.е., скорость загрузки/отправки — 150/50 Мбит/сек.
Навигация представлена поддержкой GPS, ГЛОНАСС и Beidou.
Exynos 7870
Модем работает в режиме Cat6, загрузка 300 Мбит/сек, отправка 50 Мбит/сек.
Спутники – GPS, ГЛОНАСС и Beidou.
Exynos 7880
Интегрированный в чипсет модем обеспечивает передачу информации по каналу LTE по Cat7, загрузка 300 Мбит/сек, отправка 100 Мбит/сек.
«Из коробки» чипсет поддерживает навигацию GPS, ГЛОНАСС и Beidou.
Exynos 8890
Установлен LTE-модем, аналогичный таковому в Kirin 960. Имеем LTE Cat12 на загрузку (600 Мбит/сек) и Cat13 на отправку (150 Мбит/сек).
Exynos 8895
LTE-модем соответствует лучшим на рынке, загрузка осуществляется по Cat16 1Гбит/сек, отправка Cat13 150 Мбит/сек.
Навигация – GPS, ГЛОНАСС и Beidou.
Наличие или отсутствие интегрированного модема нельзя подтвердить или опровергнуть.
Вместо заключения хотелось бы сказать следующее. Сравнительную таблицу чипсетов, исходя из их производительности, сделать невозможно. И виной тому использование обширной компонентной базы (помимо чипсета), которую использует производитель. Везде где только можно, условный «KitKong» поставит оперативную память LPDDR3 вместо LPDDR4, медленный накопитель вместо быстрого и совсем не будет заботиться об охлаждении чипсета. Актуализировать сравнительную таблицу можно только выставлением баллов для каждого конкретного смартфона, что физически невозможно. Не забывайте также, что разные игры нагружают чипсет по-разному. Эти доводы должны привести вас к мысли, что нужно внимательно изучать обзоры конкретных смартфонов.
Однако общее впечатление можно получить по приложенной ниже таблице, где в качестве оценки производительности чипсета в 3D-приложениях показано отношение GPU к ARM Mali-T880 MP4 в процентах. Использовался тест 3D Mark Ice Storm Unlimited в режиме «1280×720 Offscreen». Почему именно этот тест? При «выключенном экране» GPU не ограничен частотой кадров (60 Hz) при обновлении экрана и показывает максимальные результаты. И это единственный тест, который прошли все участники обзора (кроме Surge S1), это главный аргумент.
Huawei Kirin
Еще один игрок на рынке, предпочитающий свои собственные разработки. Вообще компания Huawei не первый год прокладывает себе дорогу к Олимпу и вот решила заняться разработкой SoC, естественно, используя лицензию ARM. В целом – это типичные SoC с привычными характеристиками, за исключением желания Huawei идти в ногу со временем. Поэтому постепенно в SoC внедряются элементы обработки задач искусственного интеллекта вроде сопроцессора NPU. К тому же, у Huawei есть большие исследовательские центры в Европе. Получилось ли у Huawei догнать лидеров, мы сейчас и увидим.
Kirin 6хх — для мобильных телефонов средней ценовой категории. Эти SoC составляют конкуренцию Snapdragon 4хх. У них 8 ядер в конфигурации 4+4. Увы, производительность графической системы недостаточная. Это и есть главный недостаток серии 6хх. Kirin 658, 655 и 650 сильно похожи друг на друга. Huawei постепенно разгоняет их и меняет индексы. При этом графическая часть остается неизменной и основана она на ядре Mali-T830 MP2. Присутствует поддержка уже уходящей на покой LPDDR3 памяти. Для 658 проведена ревизия и появился обновленный модуль коммуникации (802.11 b/g/n/ac). Но все же больший интерес представляют собой старшие версии 9хх.
Отдельно надо сказать об эффективности работы сопроцессора NPU, потому что результат и правда любопытен. Как отмечают многие авторы обзоров, смартфоны на базе Kirin 970 демонстрируют хорошую автономность в первую очередь за счет передачи части специфических расчетов в сопроцессор — к примеру, при работе камеры и определения сценариев съемки. Также он в разы ускоряет задачи, характерные для приложений AI. Плюс анализирует сценарии использования смартфона, заранее готовя их к запуску или усыпляя для лучшей автономности.
Краткая история HiSilicon
Huawei – ветеран в телеком-бизнесе. Компания была основана в 1987 Реном Женфеем, бывшим инженером Народно-освободительной армии Китая, что исторически повлияло на отношение к компании правительства США, в чем мы могли убедиться и совсем недавно.
Мобильное подразделение Huawei появилось в 2003 году, а первый телефон, C300, вышел в 2004. В 2009 году Huawei U8820, также известный как T-Mobile Pulse, стал первым телефоном компании на Android. В 2012 Huawei выпустила свой первый 4G смартфон Ascend P1. А прежде чем начать заниматься смартфонами, Huawei обеспечивала пользователей по всему миру сетевым телекоммуникационным оборудованием, и это остается основой бизнеса компании сегодня.
HiSilicon была основана в 2004 для разработки различных интегрированных схем и микропроцессоров для пользовательской и промышленной электроники, включая чипы для роутеров и модемов, входящих в сетевое оборудование. Но только при Ричарде Ю, возглавившем Huawei в 2011 году и занимающем этот пост по сей день, компания стала искать возможности самой разрабатывать чипсеты для телефонов. Причина была проста: собственные чипы позволили бы Huawei выделиться среди других китайских производителей. Первым значимым мобильным чипом Kirin была серия K3 в 2012, хотя тогда Huawei и продолжала использовать чипы от других разработчиков в большинстве своих смартфонов. И только в 2014 появился нынешний бренд мобильных чипсетов Kirin. На Kirin 910 работали такие аппараты, как P6 S, MediaPad и Ascend P7.
Как и у других разработчиков чипсетов, процессоры HiSilicon основаны на архитектуре ARM. Но, в отличие от других, HiSilicon не создает кастомизированные процессоры на архитектуре ARM. Компания берет готовые ARM компоненты, такие как процессор Cortex-A73 CPU и графические ускорители Mali, и интегрирует в свои решения, как и в случае с другими своими разработками, включая модемы и процессоры для обработки изображения.
Также Huawei не продает чипы для смартфонов сторонним компаниям, а использует их только в своих смартфонах. Несмотря на это, другие большие игроки воспринимают их как серьезных конкурентов.
MediaTek
При чтении спецификаций понимаешь, что компания — настоящая находка для производителей смартфонов: еще бы, выпускает дешевые SoC с кучей ядер. Берешь такой и делаешь телефон стоимостью менее 100-200 долларов со словами: — «8 ядер, 64-бит, и т.п.!». По факту MediaTek делает неплохие SoC, но скрещивают их с посредственной обвязкой, поэтому покупатели с опаской относятся к таким телефонам. И все же среди широкого ассортимента у MediaTek есть действительно массовые процессоры ARM. Неплохими решениями можно назвать две линейки — Helio P и Х. Первая относится к среднему сегменту, а вторая для продвинутых смартфонов.
Старшие микросхемы Х27 и Х30 уникальны по своему строению. В них стоит не два, а три кластера из ядер ARM. Что же, решение неординарное и интересное. На практике оценить быстродействие такой схемы еще сложнее, ведь они работают раздельно в зависимости от нагрузок.
Читайте также: