Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/system-on-a-chip-das-steckt-in-qualcomms-snapdragon-845-1712-131535.html    Veröffentlicht: 07.12.2017 09:40    Kurz-URL: https://glm.io/131535

System-on-a-Chip

Das steckt in Qualcomms Snapdragon 845

Wer 2018 ein Oberklasse-Smartphone kauft, wird darin oft einen Snapdragon 845 finden. Qualcomm hat den Chip so optimiert, dass er viele Neuerungen integriert, ohne größer zu werden. Zu verdanken ist das der Architektur, denn die Fertigung ist fast gleich.

Qualcomms Keith Kressin hat erneut Humor: Am ersten Tag des Snapdragon Summit auf Maui funktionierte das WLAN nur schlecht, am zweiten Tag hingegen lief es wie erhofft. "Wisst ihr, gestern wurden Broadcom-Router verwendet, heute unsere eigenen", stichelte der Senior Vice President. Die funktionierende Internetverbindung ist gut für Golem.de, denn über den neuen Snapdragon 845 gibt es viel zu berichten. Das SoC ist für Smartphones gedacht, die 2018 erscheinen - unter anderem Samsungs Galaxy S9.

Auf den ersten Blick ist der Snapdragon 845 kaum von seinem Vorgänger, dem Snapdragon 835, zu unterscheiden. Das liegt daran, dass das Package mit 12,4 x 12,4 mm ähnliche Maße hat, wenngleich die Chips keine Pin-Kompatibilität aufweisen. Zur Die-Size und der Transistoranzahl wollte sich Qualcomm nicht äußern, aber zur Fertigung: Die übernimmt erneut Samsung, wie dessen Dr. ES Jung bekanntgab. Der witzelte, sein Vorname würde für Engineering Sample stehen und erklärte, dass der Snapdrapon im 10LPP-Verfahren (10 nm Low Power Plus) produziert wird. Die Serienfertigung der zweiten 10-nm-Generation lief vor einigen Tagen, verglichen mit 10LPE (10 nm Low Power Early) steigt die Geschwindigkeit und die Leistungsaufnahme sinkt leicht.

Die Chipfläche verbessert sich durch 10LPP jedoch nicht, weshalb Qualcomm bei vergleichbarer Die-Size nahezu alle IP-Blöcke überarbeitet und verbessert hat. Insgesamt soll der Snapdragon 845 bei ähnlicher Performance wie der Snapdragon 835 etwa ein Drittel effizienter sein, alternativ sollen die CPU-Kerne bei gleicher Leistungsaufnahme rund 25 Prozent schneller sein und die Grafikeinheit um die 30 Prozent flotter rechnen. Hinzu kommen unter anderem ein LTE-Modem, das Snapdragon X20 mit 1,2 GBit/s Downstream, ein ISP für 4K-HDR-Videos und neue Technik für Augmented sowie Virtual Reality.

Im Snapdragon 845 steckt der erste Prozessor, der ARMs Dynamiq verwendet. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich um ein erweitertes Big-Little-Prinzip, das feiner abgestimmt ist als bisher, so können etwa alle Kerne unabhängig voneinander takten (das klappte zuvor nur bei den Krait-Cores). Qualcomm verwendet offenbar zwei CPU-Cluster mit je vier Kernen, die alle als Kryo 385 bezeichnet werden. Dahinter verbirgt sich ein Cluster aus modifizierten Cortex-A75 mit 64 KByte an L1D/L1D- sowie 256 KByte L2-Cache und bis zu 2,8 GHz. Der zweite Cluster besteht aus überarbeiteten Cortex-A55 mit gleicher L1-Konfiguration plus 128 KByte L2 und bis zu 1,8 GHz. Die genauen Änderungen wollte der Hersteller wie erwartet nicht offenlegen.

Neu sind 2 MByte L3-Cache für beide Cluster, alle drei IP-Blöcke können von der Stromzufuhr getrennt werden. Erstmals in einem Snapdragon gibt es zudem einen 3 MByte großen System-Cache, auf den alle SoC-Bestandteile zugreifen können. Ein solcher Puffer verringert etwa die Anzahl der Zugriffe, die über das Speicherinterface laufen müssen, was Energie spart. Statt 2x 32 Bit hat Qualcomm nun 4x 16 Bit implementiert, wodurch der LPDDR4X feinkörniger angesprochen werden kann, was die Effizienz steigern soll. Die privaten sowie größeren plus neuen Caches und das überarbeitete Interface kosten zwar Platz, lohnen sich aber, wie der Hersteller betonte. Zur Adreno-630-GPU gab es wie üblich keine Details, sie beherrscht allerdings FP32 und FP16, die CPU-Kerne und der DSP (Digital Signal Processor) auch INT8. Die Grafikeinheit unterstützt OpenCL 2.0, OpenGL ES 3.2, Vulkan und Direct3D FL 12_0.

Viel Arbeit hat sich Qualcomm auch für Fotos sowie Videos und für Virtual Reality plus vor allem für Security gemacht.

4K mit HDR und VR mit Foveated Rendering

Der Hexagon 685 genannte DSP wird wie die CPU und die iGPU von der Neural Processing Engine angesprochen, so nennt Qualcomm sein SDK für Machine Learning. Dedizierte AI-Hardware wie bei Apple (A11 Bionic) oder Huawei (Kirin 970) gibt es nicht. Die NPE unterstützt unter anderem Caffe (2) und Tensorflow (Lite) und wird beispielsweise für Fotofilter oder zur biometrischen Authentifizierung verwendet. Mit im Snapdragon 845 befindet sich der Spectra-280-ISP, der etwa zusammen mit einem Tiefenkameramodul für SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) genutzt wird, was wichtig für Mixed Reality (XR) ist. Das SoC kann erstmals Videos in 4K-UHD-Auflösung mit 60 Hz aufnehmen, die 10 Bit Farbtiefe bei Rec2020 und HDR10 integrieren. Das Encoding erfolgt per H.265 alias HEVC, entsprechendes Material kann dann auf aktuellen 4K-UHD-Fernsehern akkurat wiedergegeben werden.

Neben 2160p60 unterstützt der Snapdragon 845 auch 1080p120 und 720p480 mit HDR10 für Slow-Motion-Videos. Neu sind Implementierungen wie Immotion, bei denen sich ein Teil eines Fotos bewegt, und Motion Compensated Temporal Filtering, um per hardwarebeschleunigtem Algorithmus weniger Rauschen im Bild zu haben. Der Unterschied war in Qualcomms Testvideo mit Nachtaufnahmen sehr deutlich. Eine Tiefenerfassung für künstliches Bokeh oder um den Hintergrund bei Fotos zu wechseln, gibt es natürlich auch. Inwiefern sich die Qualität des Fake-Bokeh von dem des Snapdragon 835 in etwa dem Google Pixel 2 unterscheidet, war vor Ort kaum festzustellen.

Für Virtual Reality gibt es allerhand Neuerungen: Der Snapdragon 845 unterstützt 2.400 x 2.400 Pixel bei 120 Hz statt 1,5K x 1,5K bei 60 Hz pro Auge. Wie sein Vorgänger beherrscht er Eye Tracking für Foveated Rendering. Hierbei wird der Bereich im Fokus mit hoher Auflösung gerendert, während drumherum die Pixeldichte sinkt - der Nutzer erkennt im Idealfall kaum einen Unterschied, die Leistung aber steigt. Qualcomms neuer Ansatz unterteilt das Bild dabei in Kacheln (Tile-based), die in den Cache passen und sich somit schneller berechnen lassen. Hinzu kommt Multiview Rendering alias Sinlge Pass Stereo, womit die Geometrie nur einmal generiert und dann per Vertex-Modifikation angepasst wird statt die Arbeit für beide Augen zu erledigen, was die CPU deutlich entlastet. Beim Snapdragon 845 ist Multiview Rendering nun Hardware-beschleunigt statt Software.

Die Secure Processing Unit schützt den Nutzer

Weitere Änderungen betreffen das integrierte Modem, das Snapdragon X20. Es arbeitet im Downstream mit Cat18-Geschwindigkeit für bis 1,2 GBit/s, indem bis zu fünf Carrier aggregiert werden. Bei 4x4 MIMO sind das bis zu drei Carrier pro Antenne, entweder im lizenzierten oder unlizenzierten Spektrum (LAA). Der Upstream fällt mit Cat13 und 150 MBit/s so aus wie beim Snapdragon 835. Dafür ist per Dual-SIM bei beiden volle LTE-Geschwindigkeit möglich, wenngleich nicht parallel. Neu ist die Secure Processing Unit (SPU) mit eigener CPU und RAM, die eine Crypto-Engine und einen Zufallszahlengenerator enthält. Sie ist vom restlichen SoC abgeschottet, kann aber Informationen anfordern.

Gedacht ist die SPU etwa zur biometrischen Authentifizierung, um das Gerät zu entsperren oder um Zahlungen zu tätigen. In einer Demo zeigte Qualcomm, wie eine App versucht, per Fake-GPS-Ortung ein Paket umzuleiten, die Secure Processing Unit das aber verhindern kann. Wie effizient der Snapdragon 845 ist, belegen weitere Demos: Im GFX Bench Manhatten mit 1440p30 benötigt das System rund 2,95 Watt und das mit dem Snapdragon 835 immerhin 3,8 Watt. Bei der 4K30-Videowiedergabe (H.264, 48 MBit/s) waren es 1,35 Watt statt 1,47 Watt. Sollte der Akku dennoch irgendwann leer sein, wird er sehr flott per Quickcharge 4+ aufgeladen. Qualcomm verspricht satte 50 Prozent in 15 Minuten.

Wird der Snapdragon 845 künftig in einem Always Connected PC mit Windows 10 on ARM verbaut, bringt er passende Interfaces mit: Neben Displayport für 4K60 kann per Converter-Chip auch HMDI 2.0 verbaut werden und mittels PCIe Gen3 x1 sowie PCIe Gen2 x1 sind Controller für USB 3.1 Gen2 denkbar.

Offenlegung: Golem.de hat auf Einladung von Qualcomm an der Präsentation auf Maui teilgenommen. Die Reisekosten wurden zur Gänze von Qualcomm übernommen. Unsere Berichterstattung ist davon nicht beeinflusst und bleibt gewohnt neutral und kritisch. Der Artikel ist, wie alle anderen auf unserem Portal, unabhängig verfasst und unterliegt keinerlei Vorgaben seitens Dritter.  (ms)


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