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Technische Details des Snapdragon 888

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qualcomm snapdragonNach der gestrigen Vorstellung des neuen Snapdragon 888 von Qualcomm folgte heute am zweiten Tag des diesjährigen Virtual Tech Summits ein Deep Dive durch die Technik der Plattform. Qualcomm hat an vielen Stellen Verbesserungen vorgenommen, ob beim 5G-Modem, bei der Adreno-GPU, den AI-Funktionen oder aber der Kamera-Performance. Was die Smartphones, die im ersten Quartal 2021 zu erwarten sind, alles können werden, lässt sich gut anhand der Eckdaten erahnen.

Der Snapdragon 888 folgt auf Qualcomms bisherigen Leistungskönig, den Snapdragon 865. Der SoC setzt sich dabei aus CPU, GPU, Speicher, ISP, DSP und einem Modem zusammen. Im Vergleich zum bisherigen Qualcomm-High-End-Modell, das noch in TSMCs N7P 7-nm-Prozess gefertigt wurde, ist der jetzige Chip in 5 nm gefertigt, verwendet wird hier Samsungs 5LPE-Prozess. Hier ist man also auf Augenhöhe mit dem Apple A14 Bionic. Eine weitere größere Änderung liegt im Design des SoC, denn das X60-Modem ist jetzt integriert, während Qualcomm beim Snapdragon 865 noch auf zwei Chips setzte und das X55-Modem extern angebunden hat. 

Die CPU: ARM Cortex-X1 und A78 im Kyro 680

Zunächst einmal aktualisiert Qualcomm beim Snapdragon-888-SoC die CPU. Verwendet wird hier zum einen der Cortex-X1 von ARM als Prime-Kern, mit insgesamt 2,84 GHz Taktfrequenz und 1 MB L2-Cache. Weiterhin kommen die Cortex-A78-Kerne zum Einsatz im Vergleich zum A77 beim Snapdragon 865. Gerade der Cortex-X1 sollte als leistungsfähiger Prime-Kern einen guten Performanceschub bringen. Mit breiteren Pipelines, mehr Micro-Op-Cache und diversen weiteren Architekturverbesserungen ist er deutlich leistungsfähiger als die kleineren A78-Kerne. Diese werden hingegen verwendet, wenn die Energieeffizienz eine größere Rolle spielt als die Performance. Insgesamt hat der Snapdragon 888 acht Kerne, davon drei A78 mit bis zu 2,4 GHz und 512 KB L2-Cache und vier Cortex-A55 als "Efficiency-Kerne", die nur bis 1,8 GHz betrieben werden können und auch nur 128 KB L2-Cache mitbringen. Insgesamt besitzt der CPU-Bereich 4 MB L3-Cache und 3 MB Systemcache. Qualcomm spricht von einer Performance-Erhöhung von 25 % bei gleichzeitiger verbesserter Stromeffizienz um 25 %.

Für Gaming: Adreno 660 GPU mit Verbesserungen

Qualcomm nennt auch für die GPU die Leistungsverbesserungen: 35 % mehr Grafikpower bei 20 % mehr Effizienz soll der Adreno 660 erreichen, hinzu kommen Verbesserungen bezüglich der Display-Qualität (z.B. Subpixel Rendering, OLED-Optimierungen), sowie eine neue Technik mit dem Namen Game Quick Touch, die zur Reduzierung der Latenz des Touchdisplays beim Spielen verwendet werden soll. Über tatsächliche Verbesserungen in der Architektur, die Anzahl der Recheneinheiten oder Taktfrequenzen, liefert Qualcomm wie schon bei den GPU-Lösungen zuvor keine Informationen. 

KI Engine: Hexagon 780 beschleunigt auf 26 TOPS

Für sämtliche KI-Funktionen - sei es Bildbearbeitung, Videoverbesserung, Filter oder die Verbesserung der Sprachqualität - steht beim Snapdragon 888 eine deutliche Leistungsverbesserung zur Verfügung. Qualcomm nennt eine Leistung von 26 TOPS, was im Vergleich zur Konkurrenz ein deutlich erhöhter Wert wäre. An KI-Funktionen arbeiten beim Snapdragon nicht nur CPU und GPU, sondern auch der Hexagon 780 als DSP. Dem hat man einen um den Faktor 16 höheren Zwischenspeicher verpasst, der verhindert, dass der Hexagon Daten in den relativ langsamen Arbeitsspeicher auslagern muss. Der Skalar-Beschleuniger hat eine 50 % höhere Performance, der Tensor-Beschleuniger ist sogar doppelt so schnell. 

ISP-Verbesserungen: Spectra 580 mit Fotografieverbesserungen

Für die meisten Anwender wird sicherlich die Kamera eines der wichtigsten Features eines Smartphones sein. Qualcomm hat den Spectra 580 ISP hierzu massiv überarbeitet. Zunächst wird aus dem Dual-ISP ein Triple-ISP, der Prozessor kann also Kameradaten von drei Kameras gleichzeitig verarbeiten. So ist es möglich, drei Fotos von Kameras mit je 28 Megapixeln zusammenzufügen oder Fotos je nach Objektiv im Anschluss auszuwählen. Der Datendurchsatz, der hierdurch entsteht, darf beim Spectra 580 ISP auf maximal 2,7 Gigapixel pro Sekunde steigen. In einer Sekunde kann der ISP 120 Fotos verarbeiten, was wiederum dazu führt, dass extreme Slow-Motion-Szenen in Videos möglich werden. Unterstützt werden in Zukunft nicht nur HDR- oder HDR10-Aufnahmen, sondern auch HEIF 10bit-Fotoaufnahmen. HDR ist zudem auch in Videos möglich, an den Video-Auflösungen (8K 30fps oder 720p mit 960fps) ändert sich aber nichts.  

5G "onboard" mit dem X60-Modem

In den letzten Snapdragons fügte Qualcomm 5G mit einem externen Chip hinzu. Qualcomm verwendete hierfür zunächst das externe X50-Modem, andere Funktionen wurden vom SoC übernommen. Für Hersteller war es so auch möglich, auf das X50-Modem zu verzichten und ein Smartphone ohne 5G anzubieten. Aufgrund der Verbreitung und dem Aufbau der Netze war dies sicherlich in der Vergangenheit auch sinnvoll, nun ist 5G aber bereits verfügbar, insofern war es für Qualcomm auch Zeit, 5G in das SoC zu integrieren. Integriert hat man dabei das bereits Anfang des Jahres vorgestellte X60-Modem, das ebenso in 5 nm gefertigt wurde. Mit dem X60 hält dann auch die dritte Generation mmWave sowie 5G Carrier Aggregation Einzug in den Snapdragon 888. Die Spitzengeschwindigkeit des Modems liegt bei 7,5 GBit/s im Down- und 3 Gbit/s im Uplink.  

Nicht integriert im SoC, sondern als separater Chip, ist auch WiFi 6E als neuer Standard, der nicht nur 2,4 und 5 GHz verwendet, sondern auch den 6-GHz-Bereich mitnutzen kann. Für WiFi 6E gibt Qualcomm eine maximale Performance von 3,6 GBit/s an. 

Weitere Verbesserungen

Always-On-Funktionen des Smartphones sind mittlerweile nicht mehr wegzudenken. Vielfältige Anwendungen laufen dauerhaft im Hintergrund, beispielsweise Alexa. Der Sensing Hub im Snapdragon 888 wickelt dabei diese Aufgaben ab und verbraucht dabei extrem wenig Strom. Der Vorteil: Die leistungsfähigeren Kerne müssen nicht aufgeweckt werden. 

Ein interessantes weiteres Feature ist der Hypervisor, den Qualcomm in den Snapdragon 888 in Hardware implementiert. Mit diesem ist es möglich, mehrere Instanzen des Betriebssystems auf einem Smartphone laufen zu lassen - beispielsweise ein privates und geschäftliches Betriebssystem, mit separat voneinander getrennten Daten. Zudem könnten auch Apps ein eigenes, abgeschottetes Betriebssystem verwenden, um die Sicherheit zu erhöhen - beispielsweise für PhotoTAN-Applikationen oder ähnliches. 

Weiterhin sprach Qualcomm auch über den Support einer Möglichkeit, Echtheitssiegel für Fotos zu unterstützen (CAI). Mit der wachsenden Bedeutung von AI-Funktionen, Filter und Bildbearbeitungen möchte man so eine Möglichkeit bieten, bereits bei der Erstellung der Fotos ein Zertifikat hinzuzufügen, welches dem Foto seine unbearbeitete Echtheit bestätigt. In Online-Inhalten könnten diese Zertifikate dann dafür verwendet werden, sie als zertifizierte Fotos darstellen zu können. 

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