Графический процессор (GPU) является не менее важным компонентом SoC мобильного устройства, чем центральный процессор (CPU). За последние пять лет бурное развитие мобильных платформ Android и iOS подстегнуло разработчиков мобильных графических процессоров, и сегодня никого не удивить мобильными играми с трехмерной графикой уровня PlayStation 2 или даже выше. Вторую статью цикла “Ликбез по мобильному железу” я посвятил графическим процессорам.

В настоящее время бОльшую часть графических чипов производят используя ядра: PowerVR (Imagination Technologies), Mali (ARM), Adreno (Qualcomm, ранее ATI Imageon) и GeForce ULP (nVIDIA).

PowerVR – это подразделение компании Imagination Technologies, которая в недавнем прошлом разрабатывала графику для настольных систем, но под давлением ATI и nVIDIA вынуждена была покинуть этот рынок. Сегодня PowerVR разрабатывает, пожалуй, самые мощные GPU для мобильных устройств. Чипы PowerVR используют при производстве процессоров такие компании, как Samsung, Apple, Texas Instruments и др. Например, разные ревизии GPU от PowerVR установлены во всех поколениях Apple iPhone. Актуальными остаются серии чипов 5 и 5XT. К пятой серии относятся одноядерные чипы: SGX520, SGX530, SGX531, SGX535, SGX540 и SGX545. Чипы серии 5XT могут иметь от 1 до 16 ядер: SGX543, SGX544, SGX554. Спецификации 6 серии (Rogue) пока уточняются, но уже известен диапазон производительности чипов серии – 100-1000GFLOPS.

Mali – это графические процессоры, разрабатываемые и лицензируемые британской ARM. Чипы Mali являются составной частью различных SoC, производимых Samsung, ST-Ericsson, Rockchip и др. Например, Mali-400 MP входит в состав SoC Samsung Exynos 421x, используемых в таких смартфонах, как Samsung Galaxy SII и SIII, в двух поколениях “смартфонпланшетмаша?” Samsung Note. Актуальным на сегодня является Mali-400 MP в двух- и четырехядерных вариантах. На подходе чипы Mali-T604 и Mali-T658, производительность которых до 5 раз выше, чем у Mali-400.

Adreno – это графические чипы, которые разрабатывает одноименное подразделение американской Qualcomm. Название Adreno является анаграммой от Radeon. До Qualcomm подразделение принадлежало ATI, а чипы носили название Imageon. Последние несколько лет Qualcomm при производстве SoC использовала чипы 2xx серии: Adreno 200, Adreno 205, Adreno 220, Adreno 225. Последний из списка – совсем свежий чип – выполненный по 28нм технологии, самый мощный из Adreno 2хх серии. Его производительность в 6 раз выше, чем у “старичка” Adreno 200. В 2013 году все больше устройств получат графические процессоры Adreno 305 и Adreno 320. Уже сейчас 320-ый установлен в Nexus 4 и китайскую версию Nokia Lumia 920T, по некоторым параметрам чип в 2 раза мощнее 225-го.

GeForce ULP (ultra-low power) – мобильная версия видео-чипа от nVIDIA, входит в состав системы-на-кристалле Tegra всех поколений. Одним из важнейших конкурентных преимуществ Tegra является специализированный контент, предназначенный только для устройств на основе этой SoC. У nVIDIA традиционно тесная связь с разработчиками игр, и их команда Content Development работает вместе с ними для того, чтобы оптимизировать игры для графических решений GeForce. Для доступа к таким играм nVIDIA даже запустила Android-приложение Tegra Zone, специализированный аналог Android Market, в котором можно скачать оптимизированные для Tegra приложения.

Производительность графических процессоров обычно измеряется по трем параметрам:

– количество треугольников в секунду обычно в миллионах – Мега (MTriangles/s);

– количество пикселей в секунду обычно в миллионах – Мега (MPixel/s);

– количество операций с плавающей точкой в секунду обычно в миллиардах – Гига (GFLOPS).

По “флопсам” требуется небольшое пояснение. FLOPS (FLoating-point Operations Per Second) – это количество вычислительных операций или инструкций, выполняемых над операндами с плавающей точкой (запятой) в секунду. Операнд с плавающей точкой – это нецелое число (корректней было бы сказать “с плавающей запятой”, ведь знаком, отделяющим целую часть числа от дробной в русском языке является именно запятая). Понять какой графический процессор установлен в твоем смартфоне поможет ctrl+F и таблица приведенная ниже. Обратите внимание на то, что GPU разных смартфонов работают на разной частоте. Что бы вычислить производительность в GFLOPS для конкретной модели необходимо число указанное в столбце “производительность в GFLOPS” разделить на 200 и умножить на частоту отдельно взятого GPU (например в Galaxy SIII GPU работает на частоте 533МГц значит 7,2 / 200 * 533 = 19,188):

* – данные приблизительные.

Приведу еще одну таблицу с абсолютными значениями производительности самых популярных смартфонов верхнего ценового диапозона:

Название смартфона Процессор Графический процессор Производительность, GFLOPS
Samsung Galaxy S 4 Samsung Exynos 5410 PowerVR SGX544MP3 57,6 @533МГц
HTC One Qualcomm Snapdragon 600 APQ8064T Adreno 320 51,2 @500МГц
Sony Xperia Z Qualcomm Snapdragon S4 Pro APQ8064 Adreno 320 ~44,3 @433МГц*
Apple iPhone 5 Apple A6 PowerVR SGX543MP3 25,5 @266МГц

* – неофициальные данные.

Мощность мобильной графики растет от года к году. Уже в этом году в топовых смартфонах мы можем увидеть игры уровня PS3/X-Box360. Одновременно с мощностью сильно растет энергопотребление SoC и неприлично снижается автономность мобильных устройств. Что ж, будем ждать прорыва в области производства источников питания!

Еще один пожиратель энергии в современном мобильном устройстве – это, безусловно, дисплей. Экраны в мобильных телефонах становятся все краше. Дисплеи смартфонов выпущенных с разницей всего лишь в год, разительно отличаются по качеству картинки. В следующей статье цикла я расскажу о дисплеях: каких типов они бывают, что такое PPI, от чего зависит энергопотребление и прочее.

Intel отменяет выпуск новых процессоров Atom для смартфонов

Через четыре года после выпуска первых систем на кристалле для смартфонов корпорация Intel отказывается от выпуска двух ключевых решений для этого рынка: Broxton и SoFIA 2. Фактически, в Intel более не хотят создавать решений для подобных устройств, поскольку валовая прибыль при их продаже постоянно снижается, а производители телефонов требуют всяческой поддержки при создании аппаратов на базе Atom, что выливается в убытки для компании. Отмена выпуска двух ключевых проектов на поздней стадии означает, что в компании более не верят в успех на рынке процессоров для смартфонов, а попытаются сконцентрироваться на создании решений для рынка сотовых сетей пятого поколения (5G).

Микросхема Atom

Продвижение Atom для планшетов и смартфонов обошлось в $9 млрд за три года

Корпорация Intel выпустила свою первую систему на кристалле для смартфонов — Intel Atom Z2460 (более известный как Medfield (Penwell, Lexington)) — в начале 2012 года, заручившись поддержкой Lenovo и Motorola Mobility. С тех пор компания выпустила ещё одно поколение SoC для мобильных телефонов (Merifield/Tangier и Moorefield/Annidale), анонсировала семейство недорогих микросхем SoFIA, а также договорилась с китайскими разработчиками Rockchip и Spreadtrum о создании очень дешёвых чипов для доступных аппаратов. Несмотря на высокую вычислительную производительность продвинутых моделей, дешевизну разработанных и произведённых сторонними компаниями решений, поддержку операционной системой Google Android и программным обеспечением, Intel Atom не стал сколько-то популярным на рынке смартфонов. Двумя причинами неудач Intel можно назвать постоянные задержки выхода новых SoC, а также отсутствие у них востребованных возможностей. Помимо нескольких телефонов Lenovo и Motorola, единственным заметным потребителем Intel Atom для смартфонов стала компания ASUSTeK Computer, чей Zenfone 2 стал довольно популярным в ряде стран.

ASUS Zenfone 2. Возможно, последний из производительных смартфонов на базе Intel Atom

Попытки популяризировать Atom среди производителей смартфонов и планшетов стоили Intel огромных денег. Так, компания давала гигантские скидки на сами процессоры, инвестировала в рекламу, а также помогала партнёрам разрабатывать материнские платы для конечных устройств. Всё это вылилось в то, что операционные потери подразделения Mobile and Communications Group, занимающегося мобильными процессорами, составили $1,776 млрд в 2012 году (при выручке $1,791 млрд), увеличились до $3,1 млрд в 2013 году (при выручке $1,375 млрд), а затем подскочили до $4,2 млрд в 2014 году (при выручке в $202 млн), согласно отчёту для федеральной комиссии по ценным бумагам США (security and exchange commission, SEC). В 2015 году компания перестала раскрывать потери мобильного подразделения, создав гигантскую Client Computing Group, которая продаёт микросхемы для всех типов клиентских устройств. При этом, если на рынке планшетов Intel удалось стать одним из ведущих поставщиков SoC, то на рынке смартфонов компания так и не смогла занять сколько-то значимую долю. Судя по всему, чтобы сократить расходы и высвободить инженеров для более насущных проектов, в Intel приняли решение отказаться от выпуска целого ряда микросхем из семейства Atom.

SoFIA LTE и Broxton на рынок не попадут

Так, Intel не станет выпускать недорогие системы на кристалле SoFIA 3GX, SoFIA LTE и SoFIA LTE2 для доступных смартфонов и планшетов. Как ожидалось, Intel Atom x3-C344X со встроенным 4G/LTE cat 6 модемом (SoFIA LTE) будет базироваться на микроархитектуре Intel Silvermont и графическом ядре ARM Mali-T720. Среди других возможностей SoC следует упомянуть одноканальный контроллер памяти LPDDR2/DDR3L, поддержку 802.11ac Wi-Fi и Bluetooth 4.1 LE. Хотя спецификации данной микросхемы смотрятся неплохо, её выпуск должен был состоятся в середине прошлого года. Иными словами, компания пропустила окно возможностей, и теперь данный процессор не был бы очень успешным даже в сегменте недорогих смартфонов. О перспективах микросхем SoFIA 3GX и SoFIA LTE2 говорить невозможно, поскольку об этих процессорах неизвестно почти ничего. Тем не менее, едва ли от них можно было бы ожидать прорывной функциональности, учитывая историю всех SoFIA. Примечательно, что на сегодняшний день Intel не хочет говорить о судьбе будущих процессоров Atom разработки Spreadtrum и Rockchip. Судя по всему, переговоры с этими разработчиками всё ещё идут.

Планы Intel, которым не суждено сбыться

Если семейство SoFIA во многом досталось Intel в наследство от Infineon, то проект Broxton создавался с чистого листа. Считается, что Broxton представлял собой полностью модульную архитектуру системы на кристалле, которая давала возможность оперативно переконфигурировать микросхемы в соответствии с требованиям рынка заменяя «ингредиенты», а также добавлять различную интеллектуальную собственность третьих компаний в случае необходимости. Подобный подход очень напоминает подход ARM, которая предлагает клиентам целый ряд компонентов (CPU, GPU, контроллеры памяти, специализированные процессоры, ускорители и другое) для самых различных нужд, а также технологии для их взаимодействия (шина CoreLink и интерфейсы для подключения различных устройств), существенно сокращая время, требуемое для создания чипов. С Broxton Intel могла бы выпускать новые SoC для мобильных устройств существенно быстрее, чем сейчас.

Планы Intel, которым не суждено сбыться

Первая микросхема на базе платформы Broxton (SoC под кодовым названием Morganfield) должна была иметь четыре ядра на базе микроархитектуры Goldmont, контроллер памяти LPDDR4/Wide IO 2, а также производиться самой компанией Intel с использованием технологического процесса 14 нм с транзисторами FinFET. Учитывая продвинутую микроархитектуру и производство на фабриках Intel, очевидно, что Broxton нацеливался в первую очередь на смартфоны высокого ценового класса.

К сожалению, Broxton был задержан сначала вследствие проблем с 14-нм нормами производства, затем вследствие неготовности. Если бы Broxton вышел в конце 2016 года, он бы столкнулся с конкуренцией как со стороны высокопроизводительных SoC, разрабатываемых производителями дорогих смартфонов (Apple, Samsung, Huawei/HiSilicon, Xiaomi и т. д.), так и со стороны высокопроизводительных процессоров, созданных Qualcomm, MediaTek и даже Rockchip. При серьёзной конкуренции Intel пришлось бы либо предлагать свои процессоры по привлекательным ценам, снижая прибыльность и выручку, либо прибегать к уже использованной тактике низких цен и различных поощрений партнёров (маркетинг, помощь в разработке и т. д.), что могло бы означать убытки. При этом следует понимать, что большинство известных компаний выпускают флагманские смартфоны в первой половине года, а чтобы попасть в дорогие аппараты в 2017 году, Intel потребовалось бы представить Broxton весной или летом этого года.

По всей видимости, компания Intel более не намерена быть убыточной на рынке, где на протяжении нескольких лет терпела фиаско.

Будущее за 5G

Отмена выпуска новых микросхем SoFIA и Broxton означает уход Intel с рынка SoC смартфонов по меньшей мере на ближайшие пару лет. Это не означает, что компания перестанет выпускать решения для мобильных телефонов вообще. Intel продолжит производить различные модемы и даже интенсифицирует инвестиции в создание модемов для сетей пятого поколения (5G), как обозначил исполнительный директор компании Брайан Кржанич (Brian Krzanich) ранее на этой неделе.

Возможности применения 5G. Слайд Еврокомиссии

Как ожидается, сети пятого поколения будут более проникающими, чем сети четвёртого поколения, а модемы будут устанавливаться в самые различные устройства. Таким образом, модемы Intel для 5G не будут выпускаться исключительно для мобильных телефонов (планшетов, или ноутбуков), а потому Intel видит большие перспективы в этом направлении. Если рынок высокопроизводительных 4G/LTE модемов для смартфонов фактически монополизировала Qualcomm, то в случае с 5G преимущества этой компании могут не быть столь очевидными, что означает возможности для Intel.

Что касается возможного выпуска SoC для мобильных телефонов в будущем, то потенциал Intel в этом направлении будут определяться не только самой компанией и развитием её процессорных микроархитектур, но и самих устройств. В случае, если у Intel появится возможность продавать свои чипы для смартфонов с прибылью, компания могла бы вернуться на рынок. Однако при текущей конкуренции в ближайшее время корпорация этого не сделает.

Рубрики: IT

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *