Qualcomm Snapdragon 855 preview: dit is het hart van de high-end smartphones van 2019

Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Snellere CPU en GPU
  3. 3. Verbeteringen voor AI en camera
  4. 4. Niet alleen sneller, maar ook zuiniger
  5. 5. Alle specificaties op een rij
  6. 6. Reacties

Inleiding

Qualcomm heeft vandaag tijdens de tweede dag van haar Snapdragon Technology Summit 2018 meer details bekend gemaakt over de gisteren aangekondigde Snapdragon 855 soc. De nieuwe high-end smartphonechip zal volgend jaar de basis vormen voor menig nieuw Android-toestel. De soc is op alle fronten verbeterd ten opzichte van de op dit moment courante Snapdragon 845, met snelle cpu-cores, een snellere gpu, nieuwe AI-mogelijkheden, ondersteuning voor 5G en nieuwe wifi-versies.

5G en sneller 4G

Een van de belangrijkste eigenschappen van de Snapdragon 855 is dat het de eerste smartphoneprocessor is, die geschikt is voor 5G netwerken. Let wel, een 5G-modem is niet geïntegreerd, daarvoor moet de chip worden gecombineerd met de Qualcomm X50 modemchip. De Snapdragon 855 is geschikt om de extreem hoge datasnelheden van 5G te kunnen verwerken. Qualcomm geeft aan dat de X50 niet gecombineerd kan worden met andere soc's, waarmee het impliciet aangeeft dat de gisteren aankondigde toekomstige Samsung smartphone met Qualcomm 5G-modem dus ook gebaseerd zal zijn op de Snapdragon 855.

In de Snapdragon 855 is wel Qualcomms X24 4G-modem geïntegreerd. Dankzij 20 lte-layers en 7-voudige Carrier Aggregation, is de Snapdragon 855 de eerste chip die tot 2 gigabit/s datadoorvoersnelheid via 4G kan bieden. Ter vergelijking: de Snapdragon 845 ondersteunt lte categorie 18 met maximaal 5x carrier aggregation, wat neerkomt op maximaal 1,2 gigabit/s.

Wanneer de soc wordt gecombineerd met het Qualcomm X50 modem is het trouwens mogelijk om tegelijkertijd verbonden te zijn met 4G en 5G. Dat is zeker in eerste instantie, wanneer 5G-netwerken nog in opbouw zijn, een belangrijke eigenschap.

Alle denkbare soorten WiFi

De Snapdragon 855 biedt ondersteuning voor alle denkbare soorten wifi. Bestaande standaarden als 802.11a, b, g, n worden uiteraard ondersteund, net als 802.11ac met 2x2 MU-MIMO. Nieuw is dat de Snapdragon 855 ook geschikt is voor de nieuwe 802.11ax standaard, ook wel bekend als wifi 6. Aangezien de 802.11ax standaard nog niet voltooid is, spreekt Qualcomm over “wifi 6 ready” en is eerlijk genoeg om toe te geven dat wanneer de 802.11ax standaard in de loop van 2019 gefinaliseerd zal worden, deze onderdelen zal bevatten die de Snapdragon 855 niet ondersteunt en ook niet via firmware upgrades zal kunnen krijgen. Maar, ook als je een toestel met de nieuwe soc in de toekomst verbindt met een 'final' 802.11ax router, zal de snelheid een stuk hoger zijn dan bij 802.11ac. De Snapdragon 855 is verder (een van) de eerste smartphone soc's met ondersteuning voor de nieuwe WPA3 wifi-beveiliging.

Verder is ook de ondersteuning voor de 60 GHz wifi-varianten verbeterd. Naast de bestaande 802.11ad standaard wordt ook opvolger 802.11ay ondersteund. Deze netwerkstandaarden bieden extreem hoge snelheden, maar door de hoge frequentie gaan signalen niet door muren of andere objecten. 802.11ad (en in de toekomst ay) wordt primair gebruikt voor snelle line-of-sight apparaat-naar-apparaat verbindingen op korte afstand, zoals het streamen van beelden van een smartphone naar een TV, of van een computer naar een VR-headset.

Snellere CPU en GPU

Qualcomm belooft dat de Snapdragon 855 zo’n 45% hogere cpu-prestaties biedt dan zijn voorganger, “de grootste vooruitgang binnen één generatie sinds de eerste Snapdragon soc” aldus de fabrikant. De nieuwe cpu-module heeft de naam Kryo 485 gekregen. Net als de  voorloper heeft de 855 in totaal 8 cpu-cores aan boord, vier snelle en vier langzamere, maar ook zuinigere cores. We hebben echter niet langer van doen met een simpele 4+4 BIG.little configuratie: bij de nieuwe soc werkt één van de snelle cpu-cores op een nóg hogere klokfrequentie dan de andere drie. Deze zogenaamde prime core moet ervoor zorgen dat de chip een stuk responsiever is. Wanneer er kortstondig veel cpu-prestaties worden gevraagd, bijvoorbeeld bij het opstarten van een app, moet dat goed merkbaar zijn. De chip heeft zodoende een 1+3+4 core-configuratie.

De snelle cores, zowel de prime core als de andere drie, zijn gebaseerd op de ARM Cortex A76, waar de snelle cores van voorloper Snapdragon 845 waren gebaseerd op Cortex A75. Zoals je al in onze Cortex A76 preview kon lezen, belooft ARM zo’n 35% betere prestaties bij de nieuwe kernen. Qualcomm heeft de Cortex A76 naar eigen zeggen verder geoptimaliseerd, onder meer door het aantal instructies dat de chip in geoptimaliseerde volgorde (out of order) kan uitvoeren te verhogen en door het verbeteren van de data prefetchers, het cpu-onderdeel dat voorspelt welke data uit het geheugen op korte termijn nodig is en deze alvast binnenhaalt naar sneller cachegeheugen. De vier langzamere, zuinige cores zijn net als bij de Snapdragon 845 gebaseerd op de ARM Cortex A55.

De prime cpu-core werkt op maximaal 2,84 GHz, de andere drie snelle cores op maximaal 2,42 GHz. Alle vier de snelle cores werken op hetzelfde spanningsniveau en kunnen dus niet los van elkaar geoptimaliseerd worden qua stroomverbruik. De vier kleinere, efficiënte cores werken op maximaal 1,8 GHz.

Alle cores hebben een eigen L2-cache en delen daarnaast een groot blok L3-cache. De L2-cache is 256 kB per core, behalve voor de prime core die 512 kB L2-cache heeft. De L3 en system cache gecombineerd bedraagt 5 MB, waarvan vermoedelijk 4 MB voor de L3-cache, maar dat kregen we niet bevestigd.

Snellere cpu-cores profiteren natuurlijk ook van sneller geheugen. Ondersteunde de Snapdragon 845 nog DDR4-geheugen op maximaal 1866 MHz, is dat bij de 855 verhoogd naar 2133 MHz. De maximale hoeveelheid geheugen is ook verhoogd van 8 GB naar 16 GB.

Navraag leert ons trouwens dat de genoemde maximale prestatiewinst van 45% geldt voor single-threaded applicaties en dus is gebaseerd op het prestatieniveau van de prime core. Met een combinatie van de door ARM geclaimde 35% prestatiewinst van A76 vs. A75 met daarboven Qualcomms verdere optimalisaties, de hogere klokfrequentie én de verbeterde geheugen-latency, lijkt dat inderdaad geen onrealistische waarde. Qualcomm geeft aan dat de cpu-prestaties van de Snapdragon 855 sneller zijn dan die van alle andere op Android toestellen gerichte soc's, inclusief de nieuwste 7 nm chip van Huawei. In vergelijking met Apple verwacht men op single-threaded prestaties nog een (kleine) achterstand te hebben, maar multi-threaded gelijkaardig te presteren.

gpu: Adreno 640 met ondersteuning voor Vulkan 1.1

Ook de gpu is flink verbeterd binnen de Snapdragon 855. In voorloper 845 vinden we een zogenaamde Adreno 630, die 256 rekeneenheden aan boord heeft. De 855 maakt gebruik van de Adreno 640, waarbij het aantal rekeneenheden met 50% is verhoogd tot 384 stuks. De klokfrequentie van de gpu is niet bekend gemaakt, maar is vermoedelijk iets lager dan bij de 630, aangezien Qualcomm ondanks de 50% extra rekeneenheden spreekt over een gpu die 20% sneller is dan de voorloper. Een deel van de prestatiewinst van de gpu is volgens Qualcomm ook te danken aan het feit dat men de driver overhead flink heeft verlaagd. De architectuur van de Adreno 640 is verder identiek aan die van de 630, er zijn dus geen significante vernieuwingen in het ontwerp.

Tijdens de presentatie gaf Qualcomm duidelijk aan dat de Adreno 640 voornamelijk uitblinkt op het vlak van sustained performance, oftewel het prestatieniveau dat vastgehouden kan worden tijdens langere gaming-sessies. Volgens de fabrikant weten sommige andere smartphones soc's wellicht kortstondig een hoger prestatieniveau te bieden bij 3D-games, maar zakken de prestaties dan snel in. Vermoedelijk kan men het hogere stabiele prestatieniveau juist behalen door de genoemde combinatie van meer rekeneenheden op een lagere klokfrequentie.

De Adreno 640 is verder de eerste smartphone gpu met ondersteuning voor de nieuwe 1.1 versie van de Vulkan API. Waar Vulkan in de pc-wereld slechts mondjesmaat wordt gebruikt is het bij smartphones juist de meest gebruikte API voor 3D-games. Dankzij Vulkan 1.1 is er volgens Qualcomm nóg minder overhead dan bij de eerste versie, wat de prestaties van 3D-games nog verder omhoog kan brengen. Aangezien de architectuur identiek is aan de Adreno 630, zal deze met nieuwe drivers en firmware (vermoedelijk) ook Vulkan 1.1 compatible worden.

Als we kijken naar de videomogelijkheden van de Adreno 640, dan zien we dat deze net als de voorloper alle belangrijke videoformaten, waaronder H.264, H.265 en VP9, hardwarematig kan decoderen, inclusief ondersteuning voor 10-bit kleur en hdr. Waar de Adreno 630 echter enkel nog HDR10 ondersteunde, biedt de Adreno 640 ook ondersteuning voor de HDR10+, HLG en Dolby Vision HDR-standaarden. En verder: hdr wordt naast video nu ook bij gaming ondersteund.


Bij gaming scenario's claimt Qualcomm een hoger sustained prestatieniveau dan de 7 nm soc's van Apple (lichtblauw) en Huawei (donkerblauw).

Verbeteringen voor AI en camera

De Snapdragon 855 is verder voorzien van een nieuwe Hexagon 690 dsp (digital signal processor), die ingezet kan worden voor AI-workloads. Waar voorloper Hexagon 685 vier scalar engines en twee vector engines had, biedt de Hexagon 690 vier scalar engines, vier vector engines en specifieke Tensor-cores. Die laatste kunnen gebruikt worden voor het doorrekenen van neurale netwerken in machine learning workloads.

De verbeterde dsp, maar zeker ook het verhoogde aantal cores binnen de gpu én het toevoegen van een aantal specifiek voor AI geschikte instructies aan de cpu maakt dat de Snapdragon 855 volgens Qualcomm bij AI-applicaties tot zo’n 3x sneller is dan de voorloper. Als voorbeelden van applicaties waar deze AI-rekenkracht voor kan worden ingezet, toonde men dat de nieuwe chip in combinatie met Google Lens veel sneller tekst kan herkennen op camerabeelden en een app waarmee je realtime kunt bekijken hoe je kapsel eruit ziet met een andere haarkleur.

Camera: nieuwe ISP met computer vision

Het laatste onderdeel dat flink is vernieuwd is de isp (integrated signal processor), het chip-onderdeel dat beelden van de camera verwerkt. De nieuwe Spectra 380 engine biedt allereerst ondersteuning voor ofwel twee 20 megapixel camera’s, ofwel één 32 megapixel exemplaar. De belangrijkste vernieuwing is echter dat men computer vision technologie in de isp heeft ingebouwd. Dat maakt dat AI-achtige trucs zoals het uitvoeren van een Bokeh-effect (het onscherp maken van de achtergrond bij portretfoto’s) of het herkennen en verwijderen van de achtergrond bij opnames geheel zelfstandig door de isp kan worden gedaan, en dat daar dus geen cpu-, gpu- of dsp-cores meer voor nodig zijn.

Dat biedt twee voorbeelden: omdat er minder communicatie binnen de chip nodig is, kunnen dergelijke effecten sneller toegepast worden. Zo biedt de Snapdragon 855 niet enkel de mogelijkheid om het Bokeh-effect bij foto’s toe te passen, maar ook bij video’s, zelfs in 4K met 60 beelden per seconde! Een ander voordeel is dat de cpu-, gpu- en dsp-cores ofwel teruggeklokt kunnen worden (lees: stroombesparing), ofwel gelijktijdig ingezet worden voor andere zaken.

We schreven al dat de gpu binnen de Snapdragon 855 geschikt is om beelden met alle gangbare hdr-standaarden weer te geven. De isp biedt daarbovenop ook de mogelijkheid om video met HDR10, HDR10+ of HLG op te nemen! Tijdens het evenement konden we al kort experimenteren met Qualcomms referentieontwerp van een Snapdragon 855 smartphone en het moet gezegd: zowel ondergetekende als andere aanwezige journalisten waren extreem onder de indruk van de beeldkwaliteit van de HDR-video-opnames die het toestel mogelijk maakte.

Een laatste vermeldingswaardige nieuwtje van de isp is de ondersteuning voor het nieuwe heif-bestandsformaat voor foto’s. Dit formaat komt uit de koker van de organisatie achter videostandaarden als H.264 en H.265. In vergelijking met de inmiddels zo’n 20 jaar oude jpg-standaard biedt heif allereerst een veel betere compressie (lees: identieke beeldkwaliteit bij minder dan de helft van de bestandsgrootte) maar bovenal ook veel nieuwe mogelijkheden, zoals het opslaan van hdr-data, het opslaan van verschillende versies van dezelfde foto in één bestand (bijvoorbeeld als je smartphone meerdere camera’s met verschillende kijkhoeken heeft), het opslaan van alpha/transparantiedata, en meer.

Niet alleen sneller, maar ook zuiniger

De Snapdragon 855 wordt net als de nieuwste smartphone soc's van onder meer Apple en Huawei geproduceerd bij TSMC middels hun state-of-the-art 7 nm productieprocedé. De kleinere transistors bieden Qualcomm de mogelijkheid om meer functionaliteit in de chip in te bouwen, maar maken de chip ook een stuk zuiniger. Daarnaast heeft men ook in de architectuur van de verschillende chiponderdelen ontelbare verbeteringen doorgevoerd die het stroomverbruik moeten terugbrengen.

Tijdens het evenement toonde Qualcomm een demonstratie waarbij men Snapdragon 845 en Snapdragon 855 smartphones met identieke schermen zowel een gaming workload als een lichtere workload met webbrowsing en foto’s bekijken liet uitvoeren. Bij de gaming workload gebruikte het 845 toestel gemiddeld 3,2 watt en het 855 toestel gemiddeld slechts 2,5 watt. Bij de lichtere workload was het 2,2 watt voor de 845 en 1,7 watt voor de 855. Het maakt dat we aanzienlijk langere werktijd op een acculading mogen verwachten bij toekomstige Snapdragon 855 smartphones.


Deze testopstelling toont aan dat de Snapdragon 855 een stuk zuiniger is dan diens voorloper.

Alle specificaties op een rij

In onderstaande tabel hebben we de belangrijkste specificaties van de Snapdragon 855 nog eens op een rijtje gezet naast die van de Snapdragon 845.

soc Snapdragon 845 Snapdragon 855
Productieprocedé 10nm LPP 7 nm N7
5G / 4G
Geschikt voor 5G - In combinatie met Qualcomm X50
Geïntegreerd 4G modem Snapdragon X20 Snapdragon X24
Max. downlink LTE Cat. 18, 5x 20 MHz carrier aggregation, max. 1.2 Gbps LTE Cat. 20, 7x 20 MHz carrier aggregation, max. 2.0 Gbps
Max. uplink LTE Cat. 13, 2x 20 MHz carrier aggregation, max. 150 Mbps LTE Cat. 13, 3x 20 MHz carrier aggrgation, max. 318 Mbps
wifi
802.11ax (wifi 6) - Ja (Draft 2)
802.11ac (wifi 5) 2x2 MU-MIMO 2x2 MU-MIMO
802.11n/g/b/a (wifi 1-4) Ja Ja
wifi-beveiliging WPA2 WPA3
802.11ay - Ja
802.11ad Ja Ja
cpu
cpu-type Kryo 385 Kryo 485
Snelle cpu-cores 4x geoptimaliseerde Cortex A75 @ 2,8 GHz 4x geoptimaliseerde Cortex A76 (1x @ 2,84 GHz + 3x @ 2,42 GHz)
Zuinige cpu-cores 4x geoptimaliseerde Cortex A55 @ 1,8 GHz 4x geoptimaliseerde Cortex A55 @ 1,8 GHz
gpu
gpu-type Adreno 630 Adreno 640
gpu cores 256 384
Klokfrequentie 710 MHz Onbekend
OpenGL ES 3.2 3.2
Vulkan 1.0 1.1
Video-decoder H.264, H.265, VP9 H.264, H.265, VP9
HDR-ondersteuning HDR10 HDR10, HDR10+, Dolby Vision, HLG
Geheugen
Max. geheugen 8 GB 16 GB
Interface 4x 16-bit 4x 16-bit
Max. snelheid 1866 MHz 2133 MHz
dsp
dsp-type Hexagon 685 Hexagon 690
Scalar engines 4 4
Vector engines 2 4
Tensor cores - Ja
Camera / isp
Camera ondersteuning 1x 32 Mpixel of 2x 16 Mpixel 1x 32 Mpixel of 2x 20 Mpixel
Meer dan twee camera's mogelijk - Ja
isp type Spectra 280 Spectra 380
Geïntegreerde computer vision - Ja
HDR video-opname 4K 60fps HDR10 4K 60fps HDR10, HDR10+, HLG
4K HDR video met Bokeh - Ja

Wanneer op de markt?

De eerste op Snapdragon 855 gebaseerde smartphones moeten in de eerste helft van 2019 op de markt komen. Tijdens het evenement was er een presentatie van de CEO van OnePlus, die stellig beweerde dat zijn bedrijf als eerst een Snapdragon 855 gebaseerd toestel op de markt zal brengen. Vermoedelijk gaat het dan om de OnePlus 7. Onze verwachting is dat tijdens het Mobile World Congress 2019, eind februari, verschillende toestellen aangekondigd zullen worden.


Qualcomms Snapdragon 855 referentieontwerp

0