Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/bericht-qualcomms-snapdragon-835-im-detail-1701-125336.html    Veröffentlicht: 03.01.2017 23:00    Kurz-URL: https://glm.io/125336

Prozessor

Qualcomms Snapdragon 835 im Detail

Der Smartphone-Chip für 2017: Qualcomms Snapdragon 835 ist ein High-End-SoC mit neuer Grafikeinheit, Gigabit-LTE-Modem und moderner 10-nm-Fertigung. Die Kryo genannten CPU-Kerne sind allerdings keine komplette Eigenentwicklung mehr.

Qualcomms Keith Kressin hat Humor: Auf die Frage, warum der Nachfolger des Snapdragon 820 denn nun Snapdragon 835 und nicht Snapdragon 830 heiße, antwortete er lapidar: "Wenn du die Wahl hast zwischen zwei Chips, SD830 und SD835, welchen nimmst du wohl? Eben." Wäre das also geklärt. Abgesehen vom Namen gibt es zum neuen System-on-a-Chip viel zu berichten, denn Qualcomm erläuterte die Eckdaten des Snapdragon 835 ausführlich.

Verglichen mit dem Snapdragon 820 fällt auf, dass das Package - also der Chip auf dem Träger - 35 Prozent kompakter ist. Der Snapdragon 835 ist das erste SoC, welches bei Samsung im brandneuen 10-nm-LPE-Verfahren (Low Power Early) hergestellt wird. Das verringert die Chipfläche und ermöglicht dennoch mehr Schaltungen. Qualcomm gab - und das ist ungewöhnlich - bekannt, dass der Chip aus über drei Milliarden Transistoren besteht. In Huaweis Kirin 960 stecken vier Milliarden Transistoren, obgleich das SoC vermutlich langsamer ist.

Durch die 10-nm- statt der bisherigen 14LPP-Fertigung konnte Qualcomm im Snapdragon 835 mehr und zusätzliche Funktionseinheiten unterbringen: Neu sind etwa die Kryo 280 getauften CPU-Kerne. Statt zwei Cluster mit jeweils zwei Kernen verbaut der Hersteller zwei Cluster mit je vier Kernen. Die seien Semi-Custom statt vollständig selbst entwickelt und würden auf einem Cortex-Design von ARM basieren. Ob sie ein Derivat der A73 und der A53-Kerne sind, wollte Qualcomm weder bestätigen noch dementieren. Custom sind unter anderem die Sprungvorhersage, die Größe des Out-of-Order-Windows, diverse interne Busse, der RAM-Controller und einige Speichertechniken.

Zumindest der Takt des größeren Clusters fällt mit bis zu 2,45 GHz hoch aus und auch die zwei MByte L2-Cache sind nicht gerade wenig. Qualcomm gibt ein Leistungsplus von 20 Prozent pro Kern verglichen mit den Kryos des Snapdragon 820 an. Der kleinere Cluster des Snapdragon 835 taktet mit bis zu 1,8 GHz und verfügt über ein MByte L2-Cache. Pro Kern ist das zwar so viel wie beim Snapdragon 820, insgesamt passen aber mehr Daten in den Puffer.

Das spart Energie, da die Daten lokal vorgehalten statt per Speicherinterface geladen werden. Das ist 64 Bit breit und bindet 8 GByte LPDDR4X-1866-Arbeitsspeicher an. Anders als LPDDR4 nutzt LPDDR4X eine niedrigere VDDQ-Spannung, was die Leistungsaufnahme senkt. Der Snapdragon 835 soll halb so viel Energie benötigen wie der Snapdragon 801 (der wurde Anfang 2014 erstmals vorgestellt) und ein Fünftel weniger als der Snapdragon 820. Noch vor der 10-nm-Fertigung sollen vor allem die Architekturverbesserungen für die gestiegene Energie-Effizienz verantwortlich sein.

Wie üblich spielt die Lastverteilung eine wichtige Rolle: Der Symphony System Manager kann Workloads nicht nur an die CPU-Kerne delegieren, sondern auch an die Adreno-Grafik und den Hexagon-DSP.

HDR10-Unterstützung im Smartphone

Aussagen zur Shader-Konfiguration oder dem Takt der neuen Adreno 540 des Snapdragon 835 machte Qualcomm wie üblich nicht, die GPU soll jedoch ein Viertel flotter rechnen als die Adreno 530 des Snapdragon 820. Die Architektur sei die gleiche, Optimierungen gebe es unter anderem beim Culling (Verwerfen nicht sichtbarer Objekte) und beim Filtern von Mip-Maps, was Last von den Registern nehme und so den Durchsatz etwas erhöhe.

Die Andreno 540 unterstützt Microsofts Direct3D 12, ein Feature-Level ließ sich Qualcomm nicht entlocken. Angesichts des x86-Emulators für ARM könnte die Grafikschnittstelle künftig im Mobile-Segment relevanter werden. Zu OpenCL 2.0, OpenGL ES 3.2 und Vulkan ist die Grafikeinheit ebenfalls kompatibel. Neben der reinen GPU stecken in einem Snapdragon aber noch eine DPU (Display Processing Unit) und eine VPU (Video Processing Unit).

Neu bei der DPU ist die Unterstützung von Q-Sync, so nennt Qualcomm die eigene Implementierung von Adaptive Sync. Bei Spielen oder Videos passt der Controller die Display-Frequenz an die Bildrate an, was Energie spart und zudem eine flüssigere Darstellung zur Folge hat. Die DPU unterstützt obendrein Panels mit 4K-UHD-Auflösung (3.840 x 2.160 Pixeln) bei 60 Hz und 10 Bit pro Farbkanal. Somit ist High Dynamic Range samt Wide Color Gamut möglich, allerdings müssen die Display-Hersteller passende Bildschirme liefern.

Wenig überraschend kann die Video Processing Unit mit den aktuellen Codecs HEVC/H.265 (Decoding und Encoding mit 10 Bit Farbtiefe) und VP9 umgehen. Qualcomm hebt hervor, dass die Adreno 530 samt DPU und VPU auch Foveated Rendering beherrscht, was für Virtual Reality wichtig ist. Statt das komplette Bild in voller Auflösung zu berechnen, wird nur der Teil filigran dargestellt, auf den die Sehgrube (Fovea) fokussiert. Hierfür ist Eye-Tracking notwendig, was in Qualcomms VR820-Referenz-Headset integriert wurde.

Die bei VR anfallenden Daten wie die des Beschleunigungssensors, des Gyroskops und der Kameras verarbeitet neben den CPU-Kernen und der GPU vor allem der Hexagon-682-DSP (Digital Signal Prozessor). Zu dem gehört übrigens auch ein kleiner All-Ways-Aware-Hub, ein kleiner DSP mit eigener Stromversorgung (Power Isle). Er kümmert sich beispielsweise um Spracheingaben via Googles Assistant (früher Now) oder Microsofts Cortana. Der Snapdragon 835 ist mit entsprechenden Sensoren kombiniert Daydream-ready, unterstützt also Googles VR-Plattform unter Android.

Wer selbst 360-Grad-Fotos oder -Videos für sein VR-Headset erstellen möchte, soll vom neuen Spectra 180 genannten ISP (Image Signal Prozessor) samt Neuerungen bei den Linsen und der Stabilisierung profitieren.

Monochrom-Sensor bei wenig Licht

Der Spectra 180 unterstützt Qualcomm zufolge entweder einen Sensor mit bis zu 32 Megapixeln Auflösung oder zwei mit ergo bis zu 16 Megapixeln. Wie bei Apples iPhone 7 können ein Weitwinkel- und ein Tele-Objektiv kombiniert werden, was einen optischen Zoom erlaubt. Eine Alternative sind ein Monochrom- und RGB-Sensor, ähnlich wie bei Huaweis P9: Der DSP verrechnet die Informationen, wodurch die Bildqualität bei Low-Light-Konditionen, sprich bei Dunkelheit, sichtlich verbessert wird. Es ist jedoch Sache der Smartphone-Hersteller, welche Objektive und Sensoren verwendet werden.

Generell unterstützt der Snapdragon 835 die üblichen Autofokustechniken wie Kontrast, Infrarot oder Laser und Phase sowie hybride Modi. Wer filmt, bekommt auf Wunsch den EIS 3.0 (Enhanced Image Stabilizer) zugeschaltet: Der DSP wertet die Daten des Gyroskops aus und auch bei der Gesichtserkennung ist der Digital Signal Prozessor am Zug. Ohnehin wird er immer wichtiger, da der DSP viele Compute-Vision- und Deep-Learning-Algorithmen abarbeitet.

Neben einer Gestenerfassung in der virtuellen Realität gehören dazu erneut Ideen, die Qualcomm schon vor einigen Monaten demonstrierte: Egal ob in Fotos oder Videos, viele Objekte können erfasst und getaggt und die Bibliothek später entsprechend durchsucht werden. Auch für die Spracherkennung, einen Iris-Scan oder einen Fingerabdrucksensor soll Machine Learning hilfreich sein. Qualcomm unterstützt daher das offene Tensorflow-Framework durch das hauseigene SDK, die Neural Processing Engine. Die trainierten Algorithmen laufen dann auf dem Snapdragon 835 selbst, was ihn auch für etwa autonome Fahrzeuge oder Multicopter interessant machen soll.

Da es sich beim neuen Chip um eine MSM8998 (Mobile Station Modem) handelt, ist ein Modem integriert. Qualcomm verwendet ein Snapdragon X16, was bisher nur einzeln verfügbar war. Es nutzt eine dreifache Carrier-Aggregation mit einer Modulation von 256QAM, zudem 4x4 MIMO mit vier Antennen und LTE im WLAN-Spektrum, also LTE-U (für Unlicensed) oder LAA (Licensed Assisted Access). Dadurch wird ein Downstream von knapp 1 GBit pro Sekunde möglich, der theoretische Upstream beträgt bis zu 150 MBit pro Sekunde.

Im Snapdragon 835 stecken ac-2x2-WLAN und Bluetooth 5, dazu gehört der neue WCN-3990-Chip. Der soll kompakter und sparsamer sein als sein Vorgänger. Wie gehabt kann der Snapdragon 835 auch im 60-GHz-Band funken, unterstützt also 802.11ad-WLAN. Hierfür ist ein zusätzlicher Chip notwendig, was dem Smartphone-Herstellers obliegt. Nicht vom Gerät weg kommen sollen hingegen sicherheitsrelevante Daten: Das Zahlen per Smartphone wird populärer, weshalb die Informationen zum Fingerabdruck, der Iris oder der Stimme in einem eigenen, sicheren Speicherbereich liegen - dem Haven (Hafen).

Qualcomm erwartet, dass Smartphones basierend auf dem Snapdragon 835 im ersten Halbjahr 2017 erscheinen. Auf die Frage hin, ob der Chip im kommenden Samsung Galaxy S8 verwendet werde, schüttelte Qualcomms Keith Kressin nur lächelnd den Kopf: "Kein Kommentar." Wäre das also auch geklärt.

Hinweis: Golem.de hat auf Einladung von Qualcomm den Snapdragon Tech Summit im November 2016 in New York City besucht.  (ms)


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