Qualcomm präsentiert High-End-Mobilprozessoren 20-nm-Snapdragon 808/810 sollen ab 2015 Apple-Chips angreifen

Qualcomm präsentierte auf einem Anlysten-Tag den Snapdragon-805-Prozessor, ein LTE-Chipset Cat. 6 und einen Internet-Prozessor.

Seit 6 Monaten dominiert Apples 64-bit-Mobilprozessor A7 die Smartphone- und Tablet-Welt. Marktführer Qualcomm präsentiert nun zwei neue Snapdragon-Chips, die in TSMCs 20-nm-Prozess gefertigt werden und mit ARMs 64-bit-CPU Cortex-A57 ab 2015 High-End-Mobilgeräte antreiben sollen. Auf eine eigene 64-bit-CPU-Architektur müssen wir freilich weiter warten.

Wie kalt Qualcomm und seine Mobilprozessor-Wettbewerber von Apples 64-bit-Prozessor A7 erwischt wurden, zeigt sich in der Ankündigung seiner neuen High-End-Snapdragon-Chips 808 und 810. Diese werden nicht vor 2015 in Smartphones und Tablets auftauchen, zudem hat Qualcomm seine eigene 64-bit-Mikroarchitektur als Nachfolger von „Krait“ immer noch nicht fertig und musste somit erstmals in seiner Snapdragon-Historie High-End-SoCs mit Original-ARM-CPU-IP ausstatten, um nicht noch längere Verzögerungen zu erleiden.

Während die für Einsteiger- und Mittelklasse-Smartphones designten Snapdragon 410, 610 und 615 ausschließlich mit ARMs Cortex-A53 operieren (in unterschiedlicher Core-Zahl und Taktfrequenz), implementierte man beim 808 und 810 ein Big.LITTLE-Design mit Cortex-A57 und A53. Der A57 arbeitet gegenüber dem 32-bit-Vorgänger Cortex-A15 rund 25 bis 55 % mehr Befehle pro Taktzyklus ab (IPC), nimmt dafür bei einer 28-nm-Fertigung aber auch rund 20 % mehr Leistung auf. Die neuen Snapdragon-Chips werden jedoch erstmals in TSMCs 20-nm-Prozess gefertigt, wodurch die Leistungsaufnahme gegenüber der 28-nm-Fertigung um einen noch unbekannten Prozentsatz sinken wird.

Der Snapdragon-808 kommt mit vier Cortex-A53 und zwei Cortex-A57 daher, der 810 mit jeweils vier Cores. In beiden Fällen können alle 6 bzw. 8 Cores gleichzeitig aktiv sein. Allerdings gibt es wie bei Big.LITTLE üblich zwei Cluster (A53/A57), innerhalb derer alle Cores mit derselben Taktfrequenz betrieben werden müssen – ein klarer Nachteil gegenüber Qualcomms eigener Krait-Architektur, deren Einzigartigkeit u.a. daran liegt, dass die Cores je nach Rechenlast mit unterschiedlichen Frequenzen getaktet werden können. Immerhin können beide Cluster unterschiedlich schnell getaktet werden. Um gegenüber einem Out-of-the-Box-Design eine verbesserte Energieeffizienz zu bekommen (Rechenleistung/W), setzt Qualcomm bei der Fertigung eigene Zell-Bibliotheken ein.

Erhebliche Fortschritte gibt es bei der GPU zu vermelden. Im Snapdragon-810 kommt eine Adreno-430-GPU zum Einsatz, die 30 % schneller als eine Adreno-420 arbeiten soll – da letztere 40 % schneller als die Adreno-330 aus den heutigen High-End-Snapdragon-800/801 ist, darf man mit 80 % oder mehr Geschwindigkeitszuwachs auf der Grafikseite rechnen. Die im 808 verbaute Adreno-418 wird immerhin noch 20 % schneller sein als die Adreno-330.

Beim Thema Video werden beide Chips mit einem HEVC/H.265-Block für die Dekodierung von 4K-Content ausgestattet. Der Snapdragon-810 erhält sogar einen HEVC-Hardware-Encoder. Er unterstützt zwei 4Kx2K-Displays (einmal 60 Hz und einmal 30 Hz), während der 808 „nur“ 2560x1600 Pixel unterstützt.

Beide Chips erhalten ebenso einen verbesserten Bildverarbeitungs-Prozessor (ISP): Der 810 einen Dual-14-bit-Prozessor mit einer Taktfrequenz von 600 MHz und einem Durchsatz von 1,2 GPixel/s, der 808 behält ein 12-bit-Design.

Unterschiedlich ist bei beiden Chips die Speicherschnittstelle ausgeführt, was dazu führt, dass beide nicht pin-kompatibel sind. Während der 810 eine 64-bit-LPDDR4-1600-Schnittstelle aufweist, bekommt der 808 eine 64-bit-LPDDR3-933-Schnittstelle.

Beide SoCs integrieren ein LTE-Modem Cat. 6/7, das auf dem Core des diskreten Chips MDM9x35 aufsetzt. Allerdings können bei 808/810 im Gegensatz zur diskreten Modem-Implementierung 3 statt 2 Träger aggregiert werden. Beim MDM9x35 konnten bis zu zwei 20-MHz-LTE-Carrier aggregiert werden, um eine maximale Download-Geschwindigkeit von 300 Mbit/s (LTE Cat. 6) zu erreichen. Die Modem-Blöcke im Snapdragon 808/810 können hingegen theoretisch bis zu drei 20-MHz-Träger aggregieren, wobei man in der Praxis wohl eher die Kombination eines 20-MHz-Kanals mit zwei schmaleren Kanälen sehen wird (z.B. 20 MHz + 10 MHz + 10 MHz).

Die dreifache Carrier-Aggregation benötigt zwei HF-Transceiver-Frontends: Qualcomms WTR3925 und WTR3905. Der erste Chip, der WTR3925, steht dabei für eine Zweifach-Aggregation, der dritte Kanal wird über den WTR3905 abgebildet. LTE Cat. 7 ermöglicht theoretisch einen Upload von 100 Mbit/s, die Frage dürfte lediglich sein, welcher Telekommunikations-Betreiber seine Basisstationen bereits für LTE Cat. 7 aufgerüstet hat - in Deutschland ist es zumindest noch Keiner. Nicht integriert in die neuen Snapdragon-Chips wurde WiFi. Die ergänzende diskrete Lösung dafür ist Qualcomms QCA6174.

Beide SoCs wird es in einem PoP-Package geben, wobei der Snapdragon-Die auf einen RAM-Die mit bis zu 4 GB Speicher aufgebracht wird. Während die 410-Chips bereits in Q3 2014 in Smartphones auftauchen werden und die 610/615 in Q4 2014, wird man den zuerst in die Massenproduktion überführten 810 nicht vor 2015 in realen Geräten sehen, den 808 kurz nach dem 810. Wann Qualcomms eigene 64-bit-Architektur endlich in Silizium überführt werden kann, steht derzeit noch in den Sternen, klar ist mit dieser Roadmap jedoch, es wird mindestens das 2. Halbjahr 2015 wird oder anders ausgedrückt: Mindestens 21 Monate nach Apples Cyclone-Mikroarchitektur, die wir an dieser Stelle analysiert hatten – im schnelllebigen Smartphone-Geschäft sind 21 Monate Welten.

Nichtsdestotrotz zeigt die Ankündigung der neuen Chips, wie schnell Qualcomm auf die Herausforderung durch Apples ersten 64-bit-Mobilprozessor reagiert hat: Das Design eines neuen Chips mit einer 10-stelligen Anzahl von Transistoren ist ja keine Trivialität und vorausgesetzt, die Kalifornier wurden ebenso wie Samsung & Co. von Apples-A7 völlig unvorbereitet erwischt, haben sie innerhalb eines Jahres mit 410, 610, 615, 808 und 810 eine komplette 64-bit-Produktpalette vom Einsteiger-Smartphone bis zum High-End vorgestellt. Das ist eine mehr als beachtenswerte Leistung.

Einen Fertigungsvorteil mit TSMCs 20-nm-Fertigung wird Qualcomm allerdings nicht haben – es bleibt spannend zu sehen, ob schon Apples-A8-SoC für das iPhone 6, das vermutlich im September 2014 erscheinen wird, in einem 20-nm-Prozess gefertigt wird. Ausschließen darf man bei Apple nach dem A7-Coup wohl nichts mehr.

  Snapdragon
810
Snapdragon
808
Snapdragon
615
 Snapdragon
610

 Snapdragon
410

Interne BezeichnungMSM8994MSM8992MSM8936MSM8939MSM8916
Fertigung20-nm20-nm28-nm LP28-nm LP28-nm LP
CPU4 x ARM Cortex A57 + 4 x ARM Cortex-A53 (big.LITTLE)2 x ARM Cortex A57 + 4 x ARM Cortex-A53 (big.LITTLE)8 x ARM Cortex-A534 x ARM Cortex-A534 x ARM Cortex-A53
ISA32/64-bit ARMv8-A32/64-bit ARMv8-A32/64-bit ARMv8-A32/64-bit ARMv8-A32/64-bit ARMv8-A
GPUAdreno-430Adreno-418Adreno-405Adreno-405Adreno-306
H.265
Dekodieren
JaJaJaJaNein
H.265
Codieren
JaNeinNeinNeinNein
Speicher-schnittstelle2 x 32-bit LPDDR4-16002 x 32-bit LPDDR3-9332 x 32-bit LPDDR3-8002 x 32-bit LPDDR3-8002 x 32-bit LPDDR2/3-533
Integr. Modem9x35 Core, LTE Cat.6/7, DC-HSPA+, DS-DA9x35 Core, LTE Cat. 6/7, DC-HSPA+, DS-DA9x25 Core, LTE Cat. 4, DC-HSPA+, DS-DA9x25 Core, LTE Cat. 4, DC-HSPA+, DS-DA9x25 Core, LTE Cat. 4, DC-HSPA+, DS-DA
Integr.
WiFi
--Qualcomm VIVE 802.11acQualcomm VIVE 802.11acQualcomm VIVE 802.11ac
Kamera-
ISP
14-bit Dual-ISP12-bit Dual-ISPUnbekanntUnbekanntUnbekannt
Erste
Geräte
1.HJ 20151.HJ 2015Q4 2014Q4 2014Q3 2014
Übersicht über alle 64-bit-Mobilfunk-SoCs von Qualcomm.