Nei primi giorni del mese di gennaio 2021 la notizia che Qualcomm avesse stabilito un accordo per l’acquisizione della startup americana NUVIA, operazione perfezionata a metà marzo dello stesso anno, aveva scatenato molto interesse nel settore dei SoC. NUVIA infatti era al lavoro per sviluppare una nuova architettura di CPU, basata sul set di istruzioni ARM, che in quel momento era ritenuta sulla carta essere la più veloce tra quelle sviluppate dalle varie aziende presenti nel settore.
Qualcomm ha inglobato il team NUVIA e tutto il lavoro sviluppato da quest’azienda all’interno del proprio team dedicato allo sviluppo delle architetture di CPU, creando la CPU Oryon che ha debuttato nei chip Snapdragon X Elite destinati al mondo dei PC Windows on ARM e che sono in commercio dalla metà del 2024 in vari notebook sottili.
Nella prima giornata del proprio Snapdragon Summit, evento annuale che è per Qualcomm sede dei principali annunci tecnologici attesi per l’anno a venire, l’azienda introduce la nuova piattaforma Snapdragon 8 Elite per gli smartphone top di gamma di prossima generazione, costruita con tecnologia produttiva a 3 nanometri di TSMC. La peculiarità di questo SoC è l’utilizzo della seconda generazione di CPU Qualcomm Oryon, evoluzione della prima destinata ai sistemi PC Windows e specificamente pensata per rispondere alle necessità degli smartphone di prossima generazione.
Una nuova architettura per la componente CPU
Partendo dalla componente CPU, troviamo in Snapdragon 8 Elite 2 core di tipo Prime, quelli più veloci a disposizione con una frequenza di clock di 4,32GHz: si tratta di un nuovo valore di picco tra i SoC destinati agli smartphone.
Accanto ai 2 cores di tipo Prime troviamo 6 Performance cores, che operano ad una frequenza di clock di 3,53GHz e che si differenziano da quelli Prime a livello di architettura; Qualcomm ha scelto di abbandonare gli Efficiency cores adottati in precedenza in questa architettura, lasciando che siano i core Performance a svolgere le elaborazioni dove si voglia massimizzare l’efficienza. A titolo di confronto ricordiamo che Snapdragon 8 Gen 3, il SoC top di gamma di precedente generazione, adottata un design con 1 Core Prime (3,3GHz di clock), 5 Core Performance (3,2GHz) e 2 core Efficiency (2,3GHz).
La cache L2 è presente in un quantitativo di 24MB, divisi in due blocchi da 12MB per ciascuno dei due cluster di Core: si tratta del quantitativo più elevato integrato ad oggi in un SoC mobile, affiancati da incrementi anche nella dimensione della cache L1 di ciascun core (192kb per i core Prime e 128kb per quelli Performance). L’interfaccia memoria vede l’utilizzo di moduli LPDDR5x-5333, con la possibilità di integrare sino a 24GB di memoria nel dispositivo.
I core Oryon di seconda generazione integrati in Snapdragon 8 Elite sono frutto di un design completamente diverso rispetto a quello dei core di prima generazione utilizzati per il SoC Snapdragon X Elite destinato ai sistemi PC. L’azienda dichiara, nel confronto tra i due, un incremento dell’efficienza sino al 46%. Tra le novità implementate nei nuovi core sono da segnalare la presenza di nuovi data-cache pre-fetchers, grazie ai quali incrementare sensibilmente le prestazioni con applicazioni mobile, e della funzionalità di Instant wake che gestisce al meglio i cicli di attivazione e spegnimento di ciascun core così da ottimizzarne l’efficienza e il consumo di funzionamento.
Una GPU del 40% più veloce
Passando alla componente GPU, Qualcomm segnala come Snapdragon 8 Elite sia stato sviluppato con l’obiettivo di incrementare ulteriormente le prestazioni in ambito gaming grazie ad un miglioramento del 40% dell’efficienza e del 40% con riferimento ai frames al secondo medi. Una delle caratteristiche più interessanti è il supporto al sistema fisico Chaos di Unreal Engine, grazie al quale poter elaborare tutto quello che riguarda la fisica dei giochi direttamente nel SoC in tempo reale.
La GPU Adreno vede per la prima volta implementato un design con architettura di tipo slice, con la quale sono stati integrati core shader indipendenti. In questo modo è possibile memorizzare sino a 12MB di dati direttamente all’interno della GPU senza che questi debbano transitare attraverso la memoria di sistema. Varie ottimizzazioni interne hanno inoltre permesso di ridurre sino al 40% la bandwidth in lettura della memoria da parte della GPU nell’esecuzione di elaborazioni legate alle tecniche di Ray Tracing.
Passando al tema dell’intelligenza artificiale, Snapdragon 8 Elite è una soluzione che punta sulla massima integrazione dei servizi in modo tale che tutte le elaborazioni, e i dati a queste associati, rimangano integrate all’interno del dispositivo senza che siano dipendenti dalla connessione e da elaborazioni nel cloud. L’engine AI Qualcomm di Snapdragon 8 Elite si sviluppa in tutte le unità logiche di questo SoC, dal processore passando alla GPU sino alla NPU Hexagon di nuova generazione.
L’intelligenza artificiale come collante tra tutti i componenti
Nella CPU Oryon l’incremento della capacità di elaborazione tanto di interi come in virgola mobiel si riflette direttamente sulle potenzialità con task di intelligenza artificiale. Nella NPU Hexagon sono stati implementati core addizionali rispetto alla precedente generazione, tanto per le unità scalar (8 core in totale) come per quelle vector (6 core in totale) così da venire; è aumentato il throughput tra le differenti soluzioni di accelerazione per incrementare le prestazioni con inferencing.
L’interazione con l’assistente AI, nelle precedenti generazioni di SoC Snapdragon, richiedeva un processo di conversione dal parlato al testo affinché le richieste potessero venir comprese e processate. La nuova modalità multi-module implementata in Spandragon 8 Elite ha rimosso questo passaggio, riducendo la latenza.
La nuova versione del Qualcomm Sensing Hub integrato nel SoC è stato ottimizzato ulteriormente, con prestazioni aumentate del 60% e la possibilità di sfruttare memoria espansa del 34%. La NPU svolge inoltre un ruolo fondamentale nella gestione di tutto quello che concerne il comparto fotocamera, sfruttando l’intelligenza artificiale per migliorare la qualità degli scatti attraverso le seguenti funzionalità:
- AI Expansion: espande automaticamente le immagini oltre quelle che sono le loro cornici naturali;
- AI Super Resolution: migliora la qualità dei dettagli degli scatti;
- AI Segmentation: identifica e migliora automaticamente gli oggetti che sono stati scattati nella foto.
Il comparto fotocamera viene gestito un triplo Cognitive ISP, con l’aggiunta di logica specifica indicata con il nome di AI ISP: può gestire l’imput di 3 fotocamere da 48 Mpixel a 30 frames al secondo contemporaneamente.
Il sistema gestisce automaticamente l’esposizione, il bilanciamento del bianco e la messa a fuoco migliorando del 35% il throughput dei pixel nell’elaborazione delle immagini
L’implementazione dell’Hexagon Direct Link overhaul ha permesso di ovviare il trasferimento dell’immagine scattata dall’ISP alla NPU, così che quest’ultima potesse eseguire le operazioni di post processing. Con Snapdragon 8 Elite la NPU ha ora accesso diretto al sorgente raw scattato dalla fotocamera, permettendo di applicare tutte le migliorie frutto della logica di intelligenza artificiale in tempo reale, ala risoluzione di 4K a 60 frames al secondo. La nuova NPU Hexagon permette ai partner di implementare funzionalità di post processing delle immagini via AI direttamente nei dispositivo, funzionalità che in precedenza erano accessibili solo via cloud.
Con il nome di Insight AI Qualcomm identifica una serie di algoritmi che migliorano, grazie all’intelligenza artificiale, la qualità e il risultato finale delle immagini scattate. Uno di questi componenti è Limitless Segmentation, grazie alla quale è possibile identificare sino a un massimo di 250 layers per ogni immagine, permettendo di intervenire in modo specifico su ciascuno di essi. Una votla che l’immagine è segmentata nei suoi componenti Insight AI interviene con specifici algoritmi per pelle e cielo, così da correggere l’illuminazione in modo che la qualità finale dell’immagine sia realistica. La logica di AI permette anche di intervenire nella rimozione di oggetti, non solo nelle immagini statiche ma anche nei video a 30 frames al secondo nuovamente mantenendo tutte le elaborazioni direttamente nel dispositivo.
Snapdragon 8 Elite implementa importanti novità anche per quanto riguarda i sistemi di comunicazione: è il primo SoC a integrare un chip con supporto 5G Advanced, il modello X80 5G Modem-RF System, che integra un sistema di gestione multi antenna gestito dall’intelligenza artificiale. Quest’ultima è presente anche nel FastConnect 7900 AI-enhanced Wi-Fi 7, una soluzione Wi-Fi 7 con Bluetooth integrato che viene integrato all’interno di un SoC Qualcomm.
Una prima anticipazione delle prestazioni ottenibili con il nuovo SoC QUalcomm Snapdragon 8 Elite è accessibile in questo nostro articolo, con benchmark a confronto con i principali chip mobile ora disponibili in commercio.