Hoje, existem apenas dois OEMs de dispositivos móveis verticalmente integrados que têm controle total sobre seus chips: Apple e Huawei, e um deles é mais integrado que o outro. É a Huawei, que, entre outras coisas, possui um modem de design próprio. A divisão de semicondutores da Huawei, HiSilicon, permaneceu a única empresa nos últimos anos que conseguiu fazer o que os outros não podiam: entrar no mercado de ponta com soluções que podem competir com a atual líder de negócios, Qualcomm.
Lembro-me do lançamento do Honor 6 com o recentemente apresentado (e pouco conhecido) SoC (sistema de cristal único, sistema de chip único) Kirin 920. Este foi o primeiro dispositivo Huawei com SoC embutido que analisamos. Isso, como a próxima geração, o Kirin 930, sofria de imaturidade e apresentava sérios problemas, como um controlador de memória glutão e apenas um pipeline de processamento de câmera inutilizável (ISP / DSP). O Kirin 950 foi, na minha opinião, um ponto de virada para o HiSilicon, uma vez que o produto corrigiu deficiências passadas, saiu realmente impressionante e atraiu a atenção do mercado da indústria de semicondutores.
Nos últimos anos, vimos uma grande consolidação no setor de semicondutores móveis. Empresas como a Texas Instruments, que já foram importantes participantes, não oferecem mais produtos móveis para SoC. Vemos empresas, como a Nvidia, tentando ocupar a maior parte do mercado, mas estão constantemente falhando. A MediaTek tentou implementar o SoC de ponta com a linha de chipsets Helio X com ainda menos sucesso, então tive que suspender o desenvolvimento neste segmento para focar no hardware da série P mais rentável.
Mesmo o Samsung LSI, com um produto relativamente bom da série Exynos, ainda não conseguiu ganhar a confiança de sua própria divisão móvel. Em vez de usar o Exynos como o componente chave exclusivo da série Galaxy, a Samsung recorreu a um fornecedor externo e usou o Snapdragon SoC da Qualcomm. Com base no exposto, é seguro dizer que a produção de componentes de SoC e semicondutores de alta tecnologia competitivos é realmente um negócio difícil.
O Kirin 960 introduzido no ano passado foi muito misto: embora o SoC tenha mostrado melhorias significativas em relação ao Kirin 950, ele parecia pálido no contexto dos sucessos dos carros-chefe concorrentes: Samsung e Qualcomm SoCs, pois ambos tinham uma vantagem tecnológica significativa. E o próximo lançamento dos carros-chefe da Huawei com a nova geração de SoCs no quarto trimestre se cruzou com o lançamento da Apple, em contraste com o habitual primeiro trimestre da Qualcomm e Samsung.
Assim, quando comparamos Kirin com Snapdragon e Exynos, vemos um produto que está atrasado para a festa do ponto de vista da introdução de novas tecnologias, como um novo processo tecnológico e IP. O Kirin 970 também é desta categoria: como um SoC de 10 nm baseado no Cortex-A73, fica atrás da Qualcomm e da Samsung em termos de nós de processador, e saiu muito cedo em relação ao cronograma de lançamento do ARM, o que impedia a implementação de núcleos de CPU baseados no DynamiQ. A75 e A55. Isso sugere que o Kirin 970 possui apenas alguns meses de igualdade de desempenho técnico com o Snapdragon 835 e Exynos 8895 antes de vermos os novos produtos Snapdragon 845 e Exynos 9810 no ciclo regular de atualização da primavera.
No entanto, a análise de hoje é dedicada ao Kirin 970 e suas realizações e também oferece uma oportunidade para analisar a situação atual dos SoCs usados em dispositivos Android.
O Kirin 970 não apresentou melhorias significativas de IP, pois continua a usar o mesmo processador central do ARM que o Kirin 960. O novo SoC nem aumentou a frequência dos clusters de CPU, e vemos os mesmos 2,36 GHz para os núcleos A73 e 1,84 GHz para núcleos A53. Quando a ARM lançou o A73 inicialmente, vimos uma intenção positiva de aumentar a frequência para 2,8 GHz a 10 nm TSMC, o que parece ter falhado. Isso indica a complexidade cada vez maior de aumentar a frequência em SoCs móveis, pois o retorno das atualizações no nó do processador está se tornando cada vez menor.
Mas o processador Kirin 970 demonstra uma revisão e melhoria significativas da GPU. Vemos a primeira implementação do ARM Mali G72 em uma configuração de 12 clusters e um aumento de 50% no número de núcleos em comparação com o G71-MP8 no Kirin 960. A nova GPU roda com uma frequência significativamente mais baixa (746 MHz em comparação com 1033 MHz do Kirin 960). Em uma revisão do processador feita por Matt Humrick, foram encontrados indicadores de energia médios anormalmente altos do Mali G71, o que levou ao aquecimento do gabinete do smartphone Mate 9, por isso espero que as melhorias arquitetônicas do novo G72, juntamente com uma configuração mais ampla e menor frequência em combinação com o novo nó do processador melhoria significativa em relação ao seu antecessor.
O novo modem no Kirin 970 agora usa o 3GPP LTE Versão 13 e suporta velocidades de download de até 1200 Mbps, combinando a operadora até 5x20 MHz com 256-QAM, o que torna o modem Kirin o equivalente ao Qualcomm X20, que será integrado ao Snapdragon 845.
O maior hype associado ao Kirin 970 foi em torno do processador neuromórfico integrado. NPU, como o HiSilicon o chama, é um dispositivo de nova geração. Consiste em unidades especializadas projetadas para acelerar a "saída" da rede neural convolucional (CNN). Em torno dessas notícias, já se falou sobre "inteligência artificial" no smartphone, mas o termo correto é máquina ou aprendizado profundo. As unidades de aceleração de hardware internas de diferentes fabricantes não realizam aprendizado profundo, mas melhoram a execução (saída) de modelos de redes neurais, embora o treinamento do modelo continue sendo realizado na nuvem ou por outras unidades de SoC, como a GPU, mas esta é uma primeira vista, mas daremos uma boa olhada na NPU em um artigo especializado.
Circuito Matrix SoC, cortesia da desmontagem do TechInsights Mate 10Como mencionado acima, um dos principais aprimoramentos do Kirin 970 é a transição para o nó do processador TSMC 10FF. Embora se acredite que o processo de 10nm da Samsung seja usado por muito tempo - veremos mais duas gerações de SoC lançadas em 10LPE e 10LPP - o TSMC adota uma abordagem diferente e vê seu nó de processador 10FF como transitório para o nó 7FF esperado, o que com vencimento posterior em 2018. Assim, os únicos produtos móveis TSMC 10FF até hoje são o MediaTek X30 e o Apple 10X, lançados em um pequeno volume no verão passado, assim como o Apple A11 e o HiSilicon Kirin 970, lançados no terceiro e quarto trimestre, ou seja, 2-3 trimestres depois como a Samsung começou a produção em massa do Snapdragon 835 e Exynos 8895.
As expectativas da HiSilicon em relação ao novo nó do processador são baixas. Esse é um aumento bastante modesto da eficiência em apenas 20% com o mesmo desempenho de cluster de processador, abaixo dos 30% anunciados nas previsões anteriores do ARM. Uma melhoria muito escassa na energia foi provavelmente um dos motivos pelos quais a HiSilicon decidiu não aumentar a frequência do processador no Kirin 970 e, em vez disso, concentrou-se em diminuir o consumo de energia e diminuir o TDP em comparação ao Kirin 960.
O novo SoC reduziu acentuadamente o tamanho da matriz de 117,72 mm² para 96,72 mm², embora tenha 50% mais núcleos de GPU, além de novas unidades IP, como NPUs. Nossos colegas do TechInsights publicaram uma comparação detalhada do tamanho do bloco entre o Kirin 960 e o Kirin 970, e observamos uma redução de 30 a 38% no tamanho do bloco para o IP de maçãs para maçãs. O cluster quad-core Cortex-A73 agora tem um tamanho de apenas 5,66 mm², o que contrasta fortemente com a Apple, que usa o dobro de silício em seu cluster de processadores grandes com dois núcleos.
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