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スマートフォンSoCの3人の主要な設計者が、2019年を通じてスマートフォンを強化する次世代の設計を詳しく説明しました。Huaweiはキリン980で初めて、既にHuawei Mate 20シリーズを強化しました。サムスンは、Exynos 9820を発表しました。今、クアルコムはSnapdragon 855を発表しました。
通常どおり、CPUとGPUの両方の部門で選択されたパフォーマンスの改善が提供されています。また、「AI」処理機能とより高速な4G LTE接続にも引き続き焦点が当てられていますが、市場に出てすぐに使える5Gチップはまだありません。来年、高価なスマートフォンを購入することを考えているなら、それらを動かすチップセットについて知る必要があるすべてがここにあります。
仕様概要
これらの高性能チップはすべて、新しいテクノロジーに全面的に移行しています。最新のArmおよびカスタムCPU設計、新しいGPUコンポーネント、強化された機械学習シリコン、より高速なLTEモデムがあります。サムスンとクアルコムは、マスキャリアアグリゲーションテクノロジーを搭載した2Gbps LTEチップで業界をリードしています。これにより、キリン980を超えるセルエッジおよび密集した地域での接続性が向上します。 ExynosおよびSnapdragonチップの両方に表示されるサポート、およびH.265およびVP9コーデックのハードウェアサポートにより効率が向上します。
特に、これら3つの次世代チップには5Gモデムがありません。これは、一部のキャリアやメーカーが2019年に5Gを推進していることを考えると奇妙に思えます。しかし、3つすべてのチップは外部モデム経由で5Gをサポートしているため、サポートを早期に導入するデバイスのオプションの追加。
HuaweiとQualcommは現在7nmのTSMCを使用していますが、Samsungは独自の8nmプロセスを使用しています。
7nmへのレースについては、さらに大騒ぎしました。 Huaweiはこれをキリン980の発表の重要な部分とし、クアルコムはTSMCの7nmプロセスで次世代チップを製造することを表明するようになりました。モバイル業界は、電力効率とシリコンフットプリントの小型化を追求して、すでに10nmから急速に移行しています。私たちの消費者にとって、7nmチップはより長いバッテリー寿命とより高性能なデバイスを意味するはずです。
サムスンの社内8nmノードの使用は、独自の7nmテクノロジーが大量生産に対応できないことを示唆しています。サムスンは、10nmプロセスと8nmプロセスの間で消費電力がわずかに10％改善すると予想しています。一方、TSMCは10から7 nmへの独自の移動により30から40パーセントの改善を誇っています。正確であれば、はるかに優れています。もちろん、他の要因が最終消費電力を決定しますが、サムスンのチップはここでわずかに不利になる可能性があります。
トライクラスターCPU設計が主流に
スマートフォンSoC CPUの設計は現在、以前よりも興味深く多様です。今日のオクタコアは、これまで以上に多様で高度にカスタマイズされたCPUコアで構成される革新的で効率的なクラスター設計を目指しています。 big.LITTLEは、Cortex-A76、A75、A55を使用して、ビッグ、ミドル、リトルに取って代わられ、サムスンは、非常にカスタムデザインをミックスに投入し続けています。
共有L3キャッシュを備えた2 + 2 + 4 CPUクラスターは、HuaweiとSamsungの設計の中心です。 4 + 4設計から3クラスターへのこの移行は、スマートフォンのフォームファクターの持続的なピークパフォーマンスに最適であり、エネルギー効率も改善するはずです。 Snapdragon 855は、この哲学をさらに一歩進め、1 + 3 + 4 CPU設計を採用しています。Snapdragon 855の「プライム」コアは、他の3つの大きなコアよりも2倍のL2キャッシュと高いクロック速度を誇り、ピークのシングルスレッドパフォーマンスが必要な場合のヘビーリフターになります。
HuaweiとSamsungは2 + 2 + 4 CPU設計を選択しましたが、Qualcommは1 + 3 + 4を選択しました。 3つとも、より高い、より持続可能なパフォーマンスを目指しています。
クアルコムとHuawei社は、大規模および中規模のセクションでCortex-A76コアに固執しますが、Samsungはシリコンサイズを節約し、潜在的に熱を発生する可能性が高い古いCortex-A75を選択します。これにより、巨大なカスタムCPUコアを補うことができ、キリンと比較していくつかの余分なGPUコアも可能になります。サムスンは独自のDynamIQタイプのクラスター管理システムを実装しました。ArmはDynamIQ共有ユニットテクノロジーをカスタムコアデザインで使用するためにライセンス供与していないため、これらのデザインがタスクスケジューリングをどのように処理するかを待つ必要があります
この次世代のもう1つの大きな問題は、Samsungの第4世代のカスタムCPU設計が、キリン980の基礎を形成し、Snapdragon 855で調整されたArm Cortex-A76よりも強力で電力効率が高いかどうかです。コアは、クアルコムがSnapdragon 845内で調整したCortex-A75ほど優れていなかったため、サムスン独自の20％の性能向上と40％の効率予測は、競技場を平準化するには十分ではない可能性があります。
一方、キリン980は、シングルコアとマルチコアの両方のCPUパフォーマンスに優れており、前世代の製品を確実に破棄しています。 Snapdragon 855にはいくつかの大きな設計上の違いがありますが、Cortex-A76の可能性は確かに印象的です。
ゲームは別のギアを打つ
モバイルゲームは世界市場で大きなシェアを獲得し続けているため、この最新の高性能SoCには良いニュースがあります。 Samsung Exynos 9820とKirin 980はどちらも最新のArm Mali-G76 GPUを使用しており、ゲームパフォーマンスを大幅に向上させます。
キリン980は、20コアのMali-G72とほぼ同等の10コア構成を使用しますが、Exynos 9820は、12コアのMali-G76を実装することでパフォーマンスが向上します。サムスンのチップセットはゲーマーにとってより優れたパフォーマンスを発揮するはずです。また、以下のベンチマークは、これがかなりのマージンでそうであることを示唆しています。
この実装は、現在の世代のAdrenoグラフィックスとのギャップも埋めます。キリン980を使ったハンズオンでは、現在のSnapdragon 845電話の球場でのゲームパフォーマンスが、わずかに進んでいる場合も、遅れている場合もありますが、決して壊れないことを確認しています。 Snapdragon 855は、現在の世代にさらに20％を追加することを約束し、2019年を通して特に前方に鼻を出し続けます。Exynos9820内のMali-G76 MP12構成は、Snapdragon 855にそのお金のために非常に近い実行を与えますが。
要約すると、Snapdragon 855ハンドセットは今年最高のゲームパフォーマンスを提供し、次にExynos 9820、そしてKirin 980が続きます。これらのSoCはすべて、ほとんどのハイエンドモバイルタイトルでまともな体験をするのに十分な速さです。
AIの改善
機械学習（AIと呼ばれることもあります）は、これらすべてのSoCでも大きなパフォーマンス向上を実現しています。サムスンは、Exynos 9810に比べて最大7倍のパフォーマンスを提供するニューラル処理ユニット（NPU）で、SoC内の専用機械学習ハードウェアを初めてサポートします。Huaweiは、Kirin 980内のNPUシリコンで2倍になりました。すでに印象的な「AI」機能を拡張します。
QualcommのSnapdragonは、特定の機械学習ハードウェアではなく、CPU、GPU、およびDSPの異種混合により、機械学習タスクを長年サポートしてきました。 DSPは高速な数学向けに設計されており、特定の操作の拡張機能を導入していますが、専用の機械学習設計ではありません。
これら3つのフラッグシップSoCすべてのハードウェアで、質量行列テンソル計算がサポートされるようになりました。
この世代のクアルコムは、機械学習のパフォーマンスを向上させたい追加のハードウェアのタイプに落ち着いたようです。 TensorプロセッサをHexagon 960に導入することは、さまざまなアプリケーションでのSnapdragon 855のパフォーマンスの加速に本当に役立つはずです。
AIのパフォーマンスは、実行しているアルゴリズムの種類、使用するデータの種類、チップの特定の機能に大きく依存するため、測定が難しいことで有名です。業界はドット積に定住し、加速する最も一般的なケースとして質量行列の乗算/乗算を蓄積し、3つのチップすべてがこのタイプのアプリケーションのパフォーマンスとエネルギー効率を大幅に向上させています。
消費者にとっては、より高速でバッテリー効率の高い顔とオブジェクトの認識、デバイス上の音声転写、優れた画像処理、その他の「AI」アプリケーションを意味します。
どちらが最速ですか？
デバイスがついに手に入り、Snapdragon 855、Exynos 9820、およびKirin 980のパフォーマンスの違いを少し詳しく調べることができました。
CPUに関しては、Snapdragon 855は、独自のCPUコア設定とわずかに高いクロック速度により、パフォーマンスエンベロープを興味深い新しい方法で推進しています。 Huaweiがキリン980ですでに達成していることを採用し、アイデアをさらに極端なものにします。ただし、CPUフロントで最も興味深いチップはExynos 9820です。同社の第4世代のカスタムCPUコアは、Snapdragon 855およびKirin 980に見られるCortex-A76ベースの設計よりも、特に多くのシングルコアのうなりを提供します。
ただし、マルチタスク用に2つの小さなCortex-A75コアを使用しているため、チップセットはマルチコアワークロードでSnapdragon 855に追いつきません。キリン980は、ライバルチップよりも全体のクロック速度が遅いため、サムスンのExynosのすぐ後ろにあります。 HuaweiのフラッグシップSoCはまだ非常に機嫌が悪いですが、バッテリー寿命は明らかに生のパフォーマンスよりも優先度が高くなっています。同じことは、Samsungの電力を消費し、率直に言って巨大なカスタムCPUコアについても言えません。
前述したように、Snapdragon 855のAdreno 640グラフィックチップパックは、これらすべてのチップの中で最も多くのGPU処理能力を備えています。 GPUは、ライバルのArm Mali-G76パーツを3DMarkでかなりのマージンで通過し、ほとんどのGFXBenchテストでも勝ちます（これについてはもう少し詳しく説明します）。残念ながら、Huaweiにとって、キリン980の10コアMali-G76実装は、ライバルに比べてはるかに劣り、最先端のタイトルのフレームレートが遅くなります。そのパフォーマンスは、昨年のExynosおよびSnapdragonのフラッグシップのどこかに落ちます。これは遅くありませんが、最先端のパフォーマンスを提供するつもりはありません。
終了する前に、Exynos Galaxy S10ハンドセットは、ベンチマーク中にライバルよりも著しく熱くなったため、チップ上でいくつかの持続可能なパフォーマンステストも実行しました。 Exynos 9820の結果は、競合他社よりも早くパフォーマンスを明らかに低下させるため、読みやすいものではありません。そのため、ExynosのMali-G76 MP12はAdreno 640に簡単なテストでお金をかけていますが、Snapdragon 855は中程度のゲームセッションで優れたパフォーマンスを維持します。
Exynos 9820がパフォーマンスを約16％低下させるまで、約9分かかります。小さいMali-G76 MP10構成のHuaweiのKirin 980は、約15分間パフォーマンスを維持します。一方、Qualcomm Snapdragon 855は、このベンチマークで約19分間、非常に一貫したパフォーマンスを維持しています。ここで、Exynos 9820のパフォーマンスは2番目に低下しています。パーセンテージで言えば、Snapdragon 855は、パフォーマンスの最大31％を抑制し、平均で27％低下します。対照的に、Exynos 9820は最大46％降伏し、平均で37％低下します。 Samsungのチップは熱くなりすぎて、最高のパフォーマンスを維持できません。
機能面では、Qualcommは必要なだけ多くの追加機能をSoCに投入します。超高速LTE、必要に応じて5Gをサポート、高速充電、8Kビデオのサポートはスマートフォンがすぐに必要とするものであると完全に確信しているわけではありませんが、低解像度のためにフレームレートが高くなっています。サムスンのExynosは、同様の機能と非常に高速なLTEモデムを搭載しています。 Kirin 980でも十分にカバーされており、すべてハイエンド2019スマートフォン用の5Gモデムをサポートできます。
読む： 2019年の最高の中規模スマートフォンプロセッサ
ゲーマーにとっては、クアルコムのAdreno 640グラフィックコアがこの分野をリードしています。ほとんどのアプリケーションでは、ArmのMali-G76は十分に高速ですが、最高のパフォーマンスを求めている人は、来年、Snapdragon搭載の携帯電話を選択することをお勧めします。
全体として、これらのチップはすべて非常に印象的で、パフォーマンスを向上させ、さらに重要なことに、エネルギー効率を別のレベルに引き上げます。 7nmへの移行、またはSamsungの場合は8nmへの移行は、バッテリー寿命にとっては朗報です。さらに、ユニークで興味深いCPUクラスター設計と機械学習機能の時代に突入しています。スマートフォンSoCテクノロジーは、目覚ましい速度で革新を続けています。
