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Snapdragon 835 a nudo: tutte le novità del chip di Qualcomm

Tutte le caratteristiche del nuovo chip Snapdragon 835 di Qualcomm, top di gamma che vedremo sui futuri smartphone, tablet e anche computer portatili.

Snapdragon 835 a nudo: tutte le novità del chip di Qualcomm

Qualcomm ha presentato ufficialmente il nuovo System on Chip (SoC) di fascia alta Snapdragon 835. Attualmente in produzione, inizierà a essere distribuito ai produttori di dispositivi entro la prima metà del 2017.

L'azienda, a metà novembre dello scorso anno, si era limitata a svelare alcune informazioni di carattere generale, ma in queste ore ha rivelato tutto (o quasi).

Successore dei SoC Snapdragon 820/821, lo Snapdragon 835 è il primo chip a essere prodotto con il processo produttivo a 10 nanometri FinFET (10LPE) di Samsung. Questo progresso ha permesso di creare un chip con un package il 35% più piccolo di Snapdragon 820 e, allo stesso tempo, di integrare oltre 3 miliardi di transistor.

snapdragon 835 intro

Secondo Samsung il suo processo produttivo consente un aumento nell'efficienza d'uso dell'area fino al 30%, insieme a prestazioni il 27% maggiori o consumi il 40% più contenuti - rispetto alla prima generazione dei 14 nanometri FinFET (14LPE).

Questo chip, naturale complemento di smartphone e tablet, troverà posto anche in moltissimi altri dispositivi. Dalle videocamere collegate al web ai visori di realtà virtuale e aumentata (Qualcomm ha già creato un design di riferimento e sta lavorando con alcuni partner), ma anche nuovi portatili. Microsoft ha annunciato di recente che Windows 10 avrà un emulatore integrato che permetterà a tutti i software, persino quelli tradizionali (detti Win32) di funzionare su piattaforme ARM, in primis quelle di Qualcomm.

Con il nuovo Snapdragon 835 l'azienda statunitense migliora, ma non rivoluziona, quanto offerto con il precedente Snapdragon 820/821. Ogni componente interno al chip ha ricevuto un aggiornamento che consente al nuovo SoC di rispondere meglio alle esigenze del mercato, più precisamente realtà virtuale e machine learning.

snapdragon 835 soc
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La CPU Kryo 280 all'interno di Snapdragon 835 è la prima a essere realizzata sotto licenza BoC, ossia Built on ARM Cortex Technology. Si tratta infatti di un'architettura "semi-custom", a cavallo tra l'architettura ARM tradizionale e core completamente personalizzati. Qualcomm ha quindi preso l'architettura di riferimento di ARM andando a fare modifiche mirate per raggiungere i propri obiettivi prestazionali e di consumo.

Il Kryo 280 adotta una configurazione a otto core big.LITTLE, ovvero con quattro core ad alte prestazioni e quattro core meno potenti per assicurare una maggiore efficienza durante le operazioni meno esigenti. Seppur si tratti di cluster semi-custom, Qualcomm non ha svelato i core ARM da cui è partita per realizzare il suo design. Si vocifera che l'azienda abbia lavorato sui core Cortex-A72/A73 per quanto riguarda le alte prestazioni e quelli Cortex-A53 per quelli a maggiore efficienza.

snapdragon kryo 280 01
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A ogni modo, il cluster più efficiente ha una frequenza di picco di 1,9 GHz, mentre quello ad alte prestazioni tocca 2,45 GHz. Tra le altre modifiche effettuate da Qualcomm troviamo un intervento sul controller di memoria e anche sulle cache L2, con capacità raddoppiata rispetto a Snapdragon 820. Il cluster più efficiente è accompagnato da 1 MB di cache L2, mentre quello ad alte prestazioni da 2 MB di cache L2. In questo modo l'azienda migliora prestazioni e consumi grazie a una riduzione del traffico di dati dalla memoria.

snapdragon 835 batteria
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Accanto agli otto core troviamo la GPU Adreno 540, aggiornamento dell'Adreno 530 all'interno dei chip Snapdragon 820/821. Qualcomm si è concentrata nell'ottimizzazione, riducendo ad esempio la quantità di lavoro per pixel. L'azienda ha lavorato anche sulle ALU e i file di registro, senza specifica maggiori dettagli. Secondo Qualcomm Adreno 540 offre prestazioni di rendering 3D il 25% superiori all'Adreno 530 nello Snapdragon 820. Purtroppo non è stata svelata la frequenza operativa di picco della GPU, che, comunque, è compatibile con le ultime librerie grafiche OpenGL ES 3.2, DirectX 12 e Vulkan. Offre supporto completo anche a OpenCL 2.0 e Renderscript.

All'interno di Snapdragon 835 c'è spazio anche per un DSP aggiornato, l'Hexagon 682. L'anno passato, con lo Snapdragon 820, Qualcomm aveva svelato il DPS Hexagon 680, una nuova architettura con Hexagon Vector eXtensions (HVX) pensata specificatamente per migliorare il processing di foto e video, oltre ai carichi di realtà virtuale e computer vision.

Il DSP è un chip specializzato, a cavallo tra CPU e GPU, che si occupa di accelerare carichi di lavoro specifici che coinvolgono la trasmissione di dati. Qualcomm non ha discusso i cambiamenti al nuovo DSP Hexagon 682, ma si può pensare a un Hexagon 680 con qualche modifica.

Hexagon, comunque, continua a essere formato da due core specializzati, uno che si occupa di gestire il calcolo del segnale per il modem LTE X16, mentre l'altro è un core a basso consumo chiamato All-Ways Aware Hub, che gestisce sensori e alcune funzionalità, come il conteggio dei passi e il posizionamento usando le soluzioni di connettività integrate.

snapdragon 835 autofocus ibrido
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Accanto al DSP c'è un ISP (Image Signal Processor) aggiornato. Lo Spectra 180 è definito come un "dual IPS a 14 bit" che supporta un singolo sensore fino a 32 megapixel o due da 16 megapixel. Offre un supporto migliorato ai sistemi di autofocus ibridi e anche a 2PDAF (dual photodiode phase-detect autofocus). Un'altra novità dello Spectra 180 è un blocco a funzione fissa per l'accelerazione hardware di zig-zag HDR (zzHDR), una tecnica di imaging HDR che intercala diagonalmente linee di pixel con esposizioni brevi e lunghe in un modello a zig-zag pattern. zzHDR può essere usato per mostrare anteprime in tempo reale di un'immagine HDR, registrare video HDR o catturare foto HDR senza alcun ritardo nello scatto, sacrificando però parte della risoluzione dell'immagine.

Per quanto riguarda i consumi e il calore, Qualcomm afferma che Snapdragon 835 consuma il 25% in meno di Snapdragon 820 e il 50% in meno di Snapdragon 801 (ma l'azienda non ha specificato in quali frangenti). Tutto merito non solo del processo a 10 nanometri FinFET, ma anche dei ritocchi all'architettura di tutte le componenti del chip, con un maggiore controllo sulla tensione e lo scaling della frequenza.

snapdragon 835 batteria 01
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Più concretamente Qualcomm afferma che uno smartphone con Snapdragon 835, schermo QHD e batteria da 3000 mAh dovrebbe permettere oltre tre ore di autonomia nella codifica di video 4K e oltre 2 ore nel gaming in realtà virtuale. Il nuovo chip supporta anche la tecnologia di ricarica rapida Quick Charge 4, che promette una velocità di ricarica fino al 20% maggiore e un'efficienza il 30% superiore rispetto alla generazione Quick Charge 3.

snapdragon 835 batteria 02

Snapdragon 835 è accompagnato da un modem integrato X16 LTE, che offre una velocità di download fino a 1 Gbps (LTE Category 16), decisamente superiore ai 600 Mbps del modem Snapdragon X12 LTE integrato nel SoC Snapdragon 820. La velocità di upload è invece limitata a 150 Mbps.

Questa soluzione è realizzata con processo a 14 nanometri FinFET ed è altamente scalabile. Il modem Snapdragon X16 LTE supporta Licensed Assisted Access (LAA), lo standard globale per l'LTE nello spettro non licenziato, cosa che gli consente di essere il primo modem LTE Advanced Pro commerciale.

L'X16 può unire fino a quattro connessioni LTE usando la carrier aggregation al fine di lavorare alla massima velocità. Il modem usa la tecnologia 4x4 MIMO (multiple input, multiple output) per ricevere dati da un massimo di quattro antenne simultaneamente. Questo permetterà ai dispositivi di ricevere fino a 10 flussi di dati LTE nello stesso momento, per un throughput di picco singolo di circa 100 Mbps.

Snapdragon X16 LTE supporta anche 256-QAM (quadrature amplitude modulation) in downlink. Ciò significa che usa un processing del segnale avanzato per discernere più 1 e 0 dai ogni trasmissione LTE. Il risultato è un throughput del 33% superiore rispetto ai dispositivi LTE tradizionali. La nuova proposta di Qualcomm si accoppia al ricevitore RF WTR5975.

snapdragon 835 wi fi
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Snapdragon 835 supporta anche 802.11ac Wi-Fi con 2x2 MU-MIMO, Bluetooth 5 e la radio FM radio quando è accoppiato al chip WCN3990. L'azienda afferma che il consumo del Wi-Fi è stato ridotto del 60% rispetto a Snapdragon 820. Potenzialmente Snapdragon 835 permette anche di creare prodotti con Wi-Fi 802.11ad fino a 4,6 Gbps, ma è richiesto un chip aggiuntivo.

Per quanto concerne foto e video, Spectra 180 permette di usare due lenti con diversi rapporti di ingrandimento e usa la funzione Smooth Zoom per passare tra le varie modalità senza problemi. L'algoritmo Qualcomm Clear Sight può inoltre combinare l'uscita di due differenti sensori: mentre il primo cattura i dati colore tramite un filtro colore RGB Bayer, il secondo sensore in bianco e nero raccoglie molta più luce. In questo modo si ottiene un'immagine più luminosa con maggiore contrasto e minore rumore rispetto a quelle catturate con un singolo sensore colore.

Snapdragon 835 continua a supportare il linguaggio Google Halide per il calcolo delle immagini accelerato dall'hardware tramite il DSP Hexagon 682. Il DSP può inoltre essere usato per il rilevamento dei volti e riconoscere quando la fotocamera è in uso, in modo da permettere ai produttori di migliorare le prestazioni di autofocus o applicare algoritmi migliorativi.

snapdragon 835 video
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Snapdragon 835 offre anche nuove capacità di cattura video e riproduzione. Le VPU e DPU possono ora decodifica e visualizzare video 4K Ultra HD premium (HDR10). La DPU è in grado di gestire video 2160p60 con colore a 10-bit e supporta anche Q-Sync, che permette a uno schermo Q-Sync di eseguire il refresh di pari passo ai frame renderizzati dalla GPU.

Snapdragon 835 può anche decodificare video H.264 (AVC) e H.265 (HEVC) fino a 2160p60, 1440p120 o 1080p240. La codifica video avviene invece a 2160p30, 1440p60, 1080p120 o 720p240. Al pari di Snapdragon 820, l'835 usa la stabilizzazione video EIS 3.0, anche se leggermente migliorata.

Per quanto concerne la realtà virtuale Qualcomm sottolinea che la latenza assicurata dal nuovo SoC è di 15 millisecondi, inferiore ai 18 millisecondi di Snapdragon 820. In questo modo si riduce il tempo di attesa tra il movimento della testa e quello della scena, che è importante siano il più possibile sincronizzati per limitare il motion sickness.

snapdragon 835 realta virtuale
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Il sistema Visual Inertial Odometry (VIO) messo a punto dall'azienda per tracciare i movimenti della testa si basa sul DSP Hexagon 682 per processare lo streaming video della videocamera a circa 30 fps, mentre il core All-Ways Aware cattura i dati da accelerometro e giroscopio a 800/1000 Hz. Combinando questi dati il DSP, quattro volte più efficiente della CPU in questo frangente, può determinare posizione e orientamento su 6 gradi di libertà.

snapdragon 835 machine learning
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Infine Qualcomm ha messo a punto l'SDK Snapdragon Neural Processing Engine per sfruttare le capacità di calcolo eterogeneo del nuovo chip per eseguire reti neurali. Secondo l'azienda il DSP Hexagon 682 è il primo in ambito mobile a supportare i framework TensorFlow e Halide.

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