В сети Интернет появились первые результаты тестирования обновленного флагманского чипсета Qualcomm Snapdragon 8 Gen 3, который скорее всего будет представлен в конце года, а смартфоны на его базе начнут появляться уже в 2024 году.

Уже сейчас есть первые результаты тестов в приложениях Geekbench 6 и AnTuTu v9.

Новый чип от Qualcomm — Snapdragon 8 Gen 3 — засветился в тестах
В Geekbench 6 результат составил 2563 балла в однопоточном режиме и 7256 баллов при использовании всех ядер. В AnTuTu результаты чипа составили 1,71 миллионов баллов, а графический процессор набрал 850 000 баллов.

Snapdragon 8 Gen 3 имеет конфигурацию ядер “1+5+2” или “1+2+3+2” с главным ядром Cortex-X4 с частотой от 3,5 до 3,7 ГГц. Сообщается, что чипсет будет сделан на основе 3-нм теххпроцесса TSMC N4P.

Если сравнивать с другими актуальными чипами, то Apple A16 набирает в Geekbench 6 в однопоточном — 2499 баллов, а в многопоточном — 6275 баллов. Самый лучший результат в AnTuTu (не учитывая Gen 3) среди Android-устройств получил Asus ROG 7 Pro — 1,32 миллиона баллов.

То есть по первым данным, Snapdragon 8 Gen 3 не только является самым мощным чипом для Android-устройств, но и наконец выходит на уровень процессоров Apple.

Хотя Apple, как сообщается, не удалось достичь своей цели по использованию полностью собственных чипов в новом iPhone SE, компания, очевидно, все еще планирует сделать это реальностью в течение следующих нескольких лет.

По словам эксперта Bloomberg по Apple Марка Гурмана, Apple планирует заменить текущие чипы производства Qualcomm своим первым в истории модемом «к концу 2024 или началу 2025 года», ссылаясь на источники, знакомые с ситуацией.

Хотя уже ходили слухи, что Apple хочет заменить компоненты Qualcomm своими собственными, Гурман также сообщил, что компания работает над созданием чипа, обслуживающего Bluetooth и Wi-Fi, в конечном итоге планируя отказаться от чипа производства Broadcom, который управляет этими функциями. По словам Гурмана, Apple планирует завершить разработку этого чипа к 2025 году.

Согласно отчету, Apple составляет около 20% доходов Broadcom, что соответствует примерно 7 миллиардам долларов США в год. Если Apple сможет успешно разработать и произвести свой собственный чип, это будет большим ударом для поставщика.

Эра 3 нм официально началась в производстве чипов. Такие производители, как Samsung и TSMC, начали процесс производства чипов, разработанных по этой технологии. Похоже, что TSMC начнет поставлять 3 нм чипы компании Apple для iPhone 15-й серии. Хотя эта ситуация хороша с точки зрения производительности и энергоэффективности, ее отражение на стоимости уже началось. Цены на пластины TSMC удваиваются, если сравнивать с 7-нм производством.

Чип A17 Bionic, разработанный Apple для iPhone 15-й серии, будет производиться компанией TSMC с использованием самого современного технологического процесса. iPhone 11 имел 7-нм A13 Bionic SoC, выпущенный в 2019 году, который содержал 8,5 млрд транзисторов в каждом чипе, но iPhone 14 Pro и iPhone 14 Pro Max имели под крышкой чипсет A16 Bionic. К сожалению, поддерживать прогресс, который мы видели в прошлом, с каждым годом становится все труднее и труднее.

И TSMC, и Samsung планируют начать выпуск 2-нм чипов в 2025 году, и даже возможно, что мы увидим 1-нм к 2030 году. Хотя эти разработки имеют много преимуществ, они также связаны с расходами. Согласно последним сообщениям, TSMC планирует взимать более $20 000 за 3-нм пластины. Когда литейная компания перешла с 7 нм на 5 нм, цены на пластины выросли на 60% — с 10 000 долларов за пластину до 16 000 долларов за пластину. На первый взгляд, эти затраты не имеют смысла для конечного пользователя, но рост цен неизбежен. Исходя из этого, можно сказать, что iPhone 15 и другие флагманские модели выйдут по более высокой цене, чем ожидалось. Особенно если учесть, что повышение стоимости не ограничивается пластинами.

Итак, мы уже посмотрели на новинки Apple, посмеялись над динамическим островком и отличиями iPhone 13 и iPhone 14, а значит время поговорить о серьезном: о процессорах. Что вообще происходит?

Почему впервые в истории, часть iPhone получают новые процессоры, а чать остаются на старых? Почему Apple скрывают данные производительности A16 Bionic? Почему 4 нм — это на самом деле маркетинг? И всё ли так плохо в мире процессоров Apple или это ложная тревога? В общем, сегодня во всём подробно разберемся.

Факты

Итак, новые iPhone давно появились в продаже, вышла масса обзоров и тестов. И вроде бы уже изучили каждый винтик внутри. Но вот что касается чипа A16 Bionic тут по-прежнему многое окутано завесой тайны. Поэтому, чтобы разобраться в разнообразной технической инфе, часть из которой слухи, начнем мы пожалуй с фактов.

Факт №1: A16 Bionic — самое слабое обновление процессоров Apple по приросту транзисторов.

Смотрите сами, на презентации Apple нам гордо заявили, что в A16 Bionic 16 миллиардов транзисторов. И это на целый миллиард больше чем в А15. Казалось бы, круто! Прогресс, но это всего на 6,7% больше.

Для сравнения в А14 было 11,8 миллиардов транзисторов. В сравнении с A15 разница 27 процентов! Более того в А13 было 8,5 миллиардов транзисторов, и в сравнении с A14 — прирост аж 39процентов. Как говорится, почувствуйте разницу!

Факт №2: A16 Bionic — самое слабое обновление процессоров Apple по приросту производительности.

На презентации Apple сравнивала свой новый самый быстрый чип с процессором трехлетней давности А13 Bionic. И это не от хорошей жизни, смотрите!

В тесте Geekbench A16 Bionic выбивает 1887 попугаев в сингл-коре и 5455 в многоядерном тесте. И в общем-то, если быть объективным — это круто! Потому как ближайшие конкуренты от мира Android, отстают на примерно на 40% в одноядерной производительности и на 25% в многоядерной. Это большой отрыв, и маловероятно, что новые Snapdragon, MediaTek, и уж тем более Exynos, в следующем году смогут догнать Apple.

Но в сравнении со своим же предшественником A15 Bionic прирост производительности каких-то скромных 8% и 13% в сингл- и мульти-коре? соответственно. При этом, A16 Bionic как бы сделан на “новом” техпроцессе 4 нм.

И это очень небольшой прирост!

Напомню, что 5-нанометровый A15 Bionic был быстрее 5-нанометрового A14 Bionic на 11 и 21% соответственно.

Чувствуете, есть тут какой-то подвох с этими нанометрами.

И поэтому мы плавно переходим к факту №3: не существует никакого техпроцесса 4 нм.

Смотрите, на самом деле уже многие годы нанометры — это чисто маркетинговая история. Поэтому, когда мы говорим, что этот процессор сделан по технологии 7 нм, а этот по технологии 5 нм, то на самом деле мы имеем ввиду не размеры, а поколения. 5 нм — это более новое поколение процессоров, поэтому оно лучше 7 нм.

Но с техпроцессом 4 нм история совсем другая.

Для Apple процессоры делает тайваньская компания TSMC и она свои техпроцессы (а точнее технологические узлы) называет по принципу N10, N7, N5, что потом в простонародье превращается в 10, 7 и 5 нм.

Важно понимать, что существуют не только основные технологические узлы, но и их промежуточные варианты.

Например, N7P, N7+ и даже N6 — это всё улучшенные варианты техпроцесса N7. Поэтому по факту техпроцесс N6 — это не 6, а 7 нм. Тоже самое и с техпроцессом N4. То, что маркетологи гордо именуют 4 нм, на самом деле является вторым поколением техпроцесса N5.

К слову, на узле N4 делают Snapdragon 8+ Gen 1, MediaTek Dimensity 9000 и 9000+. Вы скажете, ну и что! N4 лучше, чем N5, почему бы тогда не назвать его 4 нм. И это было бы справедливо, если бы не техпроцесс N5P, который также является улучшением узла N5.

На техпроцессе N5P делают A15 Bionic, он в сравнении с N5 — даёт либо +7% к производительности либо +15% к энергоэффективности. В свою очередь, N4 может похвастаться улучшением только в 5%, либо к производительности, либо к энергоэффективности.

Именно поэтому до презентации новый iPhone все аналитики сходились на том, что Apple в этом году останется на старом техпроцессе N5P,ведь техпроцесс N4 тупо хуже. Но Apple всех удивили! Поэтому сейчас поговорим о том, что пошло не по плану и как Apple выкрутились из этой ситуации!

Ненастоящие 4 нанометра

Так, изначально по плану A16 Bionic должен был стать серьезным прорывом по производительности. Да и ставить прошлогодний процессор в новую линейку iPhone никто не планировал. Что же пошло не так?

Начиная с появления самого первого процессора Apple, а именно A4 в 2010 г. каждые год-два Apple совершала технологический рывок и переходила на всё более тонкий техпроцесс.

• 2010 г. — Apple A4 45 нм
• 2012 г. — Apple A6 32 нм
• 2013 г. — Apple A7 28 нм
• 2014 г. — Apple A8 20 нм
• 2015 г. — Apple A9 16 нм
• 2017 г. — Apple A11 Bionic 10 нм
• 2018 г. — Apple A12 Bionic 7 нм
• 2020 г. — Apple A14 Bionic 5 нм
• 2022 г. — Apple A16 Bionic 4 нм

И вот в 2022 году A16 Bionic должен был стать первым в мире серийным процессором выпущенным по техпроцессу 3 нм, а точнее N3. И долгое время всё шло по плану…

В 2021 году TSMC должны были запустить, так называемое N3 (так TSMC называет свой 3-нанометровый техпроцесс). А уже во второй половине 22-го года наладить массовое производство. Но TSMC столкнулись со сложностями в отладке процесса производства и сроки сдвинулись ровно на год. Поэтому iPhone 14 с 3 нм пролетели и пришлось как-то выкручиваться.

Таки появилось семейство техпроцессов 4 нм, который по сути является улучшением техпроцесса N5.

Так так так — это что получается: 4 нм — это просто переименованные 5 нм?

А A16 Bionic, просто немножко доделанный A15? Тогда зачем вообще нужен этот A16 Bionic? Может его вообще не надо было выпускать?

Настоящие 4 нанометра

Пока что всё это время мы говорили, о том что у Apple не получилось. Да, план с 3 нм не сработал, A16 Bionic выше головы не прыгнул, но и в грязь лицом не ударил.

Все-таки A16 Bionic мало того что быстрее своего предшественника на 10%, так о еще и энергоэффективнее на 20% по словам Apple. И первые тесты в сети показывают, что новые iPhone, как минимум, живут не хуже предыдущих.

И добиться таких результатов Apple смогли благодаря трём козырям в рукаве.

Первый козырь оказался у TSMC. Помимо не самого удачного техпроцесса N4, у тайваньцев в разработке была его улучшенная версия N4P. Это крутой техпроцесс: по сравнению с N5, N4P даёт либо + 11% к производительности, либо немыслимые 22% к энергоэффективнее. Можно сказать N4P это максимум из того что можно было выжать из 5 нм: по производительности и эффективности это почти 3 нм, плюс он еще и дешевле и быстрее в производстве, за счет уменьшения количества масок. Вот только проблема, точно также как и N3 — массовое производство чипов по техпроцессу N4P должно было начаться только в первой половине 2023 года.

Но видимо, ради Apple, тайваньцы, как-то поднапряглись и таки смогли произвести достаточное количество чипов, которых хватило только на две модели iPhone — 14 Pro и 14 Pro Max. Так что знайте, Apple поставил старый процессор в базовые iPhone не из жадности, а просто потому, что на всех пирожков не хватило.

Новая архитектура

Второй козырь оказался у Apple.

Смотрите, новый техпроцесс N4P может дать либо + 11% к производительности и лбо +22% к энергоэффективности, тут надо выбирать. Но чип Apple и быстрее и энергоэффективнее. Как так?

Дело в том, что Apple разработали новый дизайн ядер CPU. Напомню, что в A15 Bionic было 2 высокопроизводительных ядра Avalanche, работавших на максимальной частоте 3,23 ГГц и 4 4 энергоэффективных ядра Blizzard.

В A16 Bionic теперь высокопроизводительные ядра называются Everest и и работают на повышенной частоте 3,46 ГГц, что, естественно, даёт прирост к производительности. А энергоэффективные ядра называются Sawtooth, которые Apple просто скромно называет самыми энергоэффективными мобильными ядрами.

 

Система на чипе

Но на этом крутые фишки A16 Bionic не заканчиваются. Ведь третий туз в рукаве Apple — это вертикальная интеграция.

Дело в том, что A16 Bionic — это не только центральный процессор — это целая система на чипе, состоящая из множества компонентов. И вот тут APPLE развернулись по полной, обновив практически всё что там было:

• Apple поставили сюда новый сигнальный процессор заточенный под новую 48 МП камеру Pro-шках. Благодаря чему мы теперь можем получить супер-детализированные 48-мп снимки в режиме ProRaw. А также неплохие 12МП кропы в режиме 2x.
• Новый нейронный движок позволил еще больше прокачать алгоритмы вычислительной фотографи, что Apple навали Photonic Engine. Как объясняют сами Apple в отличии от прошлого алгоритма Deep Fusion , теперь все манипуляции со снимками происходят на более ранних стадиях, с еще сырыми несжатыми данными, что позволяет прокачать детализацию снимков особенно в ночное время.
• Они даже нашли отдельное место на чипе которое будет ускорять все чумовые анимации для всей системы и Dynamic Island в частности , а также следить чтобы Always On Display не сажал батарейку. И назвали всё это Display Engine.

Наверное, единственное, что не учли в новом чипе — это графический процессор, осталось всё также пять ядер, похоже того же дизайна. Зато, видимо благодаря новой оперативке LPDDR5, увеличилась пропускная способность памяти на 50%, что позитивно скажется на производительности игр и на скорости запуска приложений.

В общем, что я хочу сказать, все кто переживал, можете выдыхать — A16 Bionic хороший чип, жалко только всем iPhone он не достался.

Сегодня мы поговорим про нидерландскую компанию ASML, которая стоит за созданием самых современных процессоров и чипов. Ультра-фиолетовая литография и экстремальная УФЛ — все это стало возможно благодаря их машинам. В нашем новом «Формате» обсудим историю компанию, современное состояние и будущее технологий в чипах.

СПИКЕРЫ:

Евгений Иванов, – ASML, старший менеджер по маркетингу

Денис Шамирян – CEO ООО «Маппер»

Григорий Баженов – экономист, автор канала FuryDrops

СОДЕРЖАНИЕ:

00:00 Вступление

02:03 Роль ASML на рынке

06:42 Предыстория появления ASML

18:08 Производство чипа и экстремальная ультрафиолетовая литография

30:35 Из каких этапов состоит работа машины ASML?

47:06 За счет чего машины ASML такие точные?

01:07:14 Как перевозят и доставляют машины ASML?

01:17:16 Какова значимость ASML сейчас?

01:28:38 Новая машина ASML – High NA EUV

01:31:08 Спасибо, что посмотрели

Сегодня мы поговорим о нанометрах и ангстремах. В чем измеряются процессоры и как произодители микроэлектроники обманывают нас с этими единицами измерения? Почему закон Мура перестал работать? Обо всем этом мы побеседуем с экспертами.

СПИКЕРЫ:
Денис Шамирян — CEO ООО «Маппер»
Александр Горбацевич — доктор физ.-мат. наук, академик РАН, главный научный сотрудник Лаборатории квантового дизайна молекулярных и твердотельных наноструктур Физического института им. П.Н. Лебедева РАН

Еще в марте южнокорейский технологический гигант Samsung объявил о повышении цен на свои микрочипы до 20%, а теперь по его стопам пошел и Intel.

Согласно новому сообщению Nikkei, американский производитель полупроводников начал информировать своих клиентов о том, что цены на его чипы скоро вырастут на 10%-20%. Компания в основном объясняет повышение цен ростом производственных затрат и говорит, что, хотя повышение цен произойдет не на все ее предложения, оно затронет большинство ее продуктов.

Кроме Intel и Samsung, тайваньский гигант по производству микрочипов TSMC также ранее объявил о повышении цен, хотя и на меньший процент. Компания в основном производит процессоры для AMD, а учитывая рыночные доли AMD, Intel и Samsung в отрасли, у потребителей, желающих приобрести процессоры по прежним ценам, будет мало шансов.

Если спрошу вас: кто король мобильных процессоров? Наверное, скажете, конечно Qualcomm. А как насчет того, что вот уже два года подряд MediaTek обгоняет по продажам мобильных процессоров компанию Qualcomm. Ещё несколько лет назад у них была репутация греющихся и проблемных чипов, а сейчас этот бренд на первом месте. А флагманы будущего могут полностью пересесть на MediaTek . Как такое возможно?

В этом материале мы разберёмся, откуда такой рост продаж, какие крутые и уникальные технологии есть у компании, и почему флагманский MTK лучше топовых Snapdragon.

Откуда взялась MediaTek?

Компания была основана в 1997 году на Тайване. Сначала она делала чипы для CD- и DVD-приводов в компьютерах, а затем в 2004 вышла на мобильный рынок, начав производить чипсеты для телефонов в Китае.

По-настоящему известной компания стала в 2013-14 годах, когда рынок заполонили дешёвые смартфоны. В основу многих из них легли чипы от МедиаТек на архитектуре ARMv7. В основном, благодаря невысокой цене и приемлемой производительности. Именно MediaTek позволила тогда получить 8 настоящих ядер в среднебюджетном смартфоне. Например, на подобном процессоре работал первый Xiaomi Redmi Note.

За счёт чего выросли продажи?

Как же они пришли к успеху? Для начала давайте посмотрим, как устроен рынок мобильных процессоров.

Крупнейшие игроки на нём – Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, Huawei и UNISOC. Недавно туда ворвалась и Google со своим Tensor. Если посмотреть процентное распределение доли каждой из них, окажется, что MediaTek опережает всех.

Но за счёт чего компания вырвалась на первое место?

Ключевой потребитель процессоров MediaTek – компания Xiaomi. А как мы знаем, Xiaomi – это один из крупнейших игроков на рынке мобильных устройств. Она третья на рынке вообще всех смартфонов и вторая среди Android-устройств. Выше неё только Samsung, которые используют и свои Exynos, и Snapdragon с MediaTek.

Xiaomi ставит процессоры МТК в большинство бюджетных смартфонов Redmi и даже в некоторые девайсы старшей серии, которые раньше мы знали под буквосочетанием Mi. Недавно от него, кстати, совсем избавились. В них часто можно встретить чипы линейки Helio или Dimensity. Чем они отличаются? Об этом чуть позже.

Получается, что MediaTek чаще всего ставят в бюджетники и середнячки. Это показывает и аналитика рынка. Но за что именно вендоры выбирают эти чипы?

Стоимость

Дело в том, что MediaTek предлагает производительные чипсеты, которые дешевле конкурентов. Например, согласно инсайдам, даже флагманский MediaTek Dimensity 9000 стоит меньше Snapdragon 8 gen 1 от Qualcomm. А ведь чипы находятся на одном уровне.

Но доминирует MediaTek именно в нижнем ценовом сегменте, где устройства стоят от 100 до 300 долларов. Всё это благодаря недорогим процессорам с поддержкой стандарта 5G, который сейчас активно распространяется. К примеру, модели Dimensity 700 и Dimensity 900. Самый дешёвый смартфон 2020 года с поддержкой сетей нового поколения, Realme V3, был построен именно на базе MediaTek Dimensity 720.

Возможности процессоров

Если процессоры MediaTek такие дешёвые, то наверное они отстают от Snapdragon по технологичности. Или нет?

Давайте посмотрим, что внутри каждого SoC, и выясним, в чём различия.

Вот так выглядит свежий Snapdragon 8 gen 1 от Qualcomm. Он состоит из кучи блоков. Кроме очевидных CPU и GPU здесь есть ещё несколько важных модулей – ISP, Sensing Hub, 5G Modem и FastConnect. Обо всём по порядку.

Начнём с самого интересного – ISP. Чем он полезен?

Spectra ISP – это сигнальный процессор, выделенный специально для обработки фотографий.

Что он делает: управляет автофокусом, регулирует экспозицию и баланс белого. И всё это в реальном времени, перед тем, как вы сделаете снимок. ISP занимается и более важными вещами: он превращает сырую информацию с сенсора в цветное изображение. После этого Spectra применяет HDR, корректирует геометрию снимка и убирает шум. То есть допиливает изображение, чтобы оно хорошо смотрелось. В общем-то, действительно полезная штука.

Новейший ISP Spectra 680 имеет пропускную способность 3,2 гигапикселя/c. Этот показатель означает количество данных, которые он может обработать за момент времени. В качестве данных выступают пиксели, так как ISP работает с изображениями. То есть за секунду Spectra 680 обрабатывает 3,2 миллиарда пикселей. Благодаря этому, чип умеет обрабатывать фото до 200 Мп и снимать HDR-видео в 8K. Цифры впечатляющие.

Что же есть у MediaTek? Заглянем внутрь Dimensity 9000.

У него тоже есть ISP – Imagiq 790. Он делает всё то же самое, но отличается возможностями. Пропускная способность у него 9 Гп/с, то есть в 3 раза выше, чем у Snapdragon. Поэтому такой чип может обработать снимок уже не на 200, а на 320 Мп. Но по заявлениям самой компании, HDR-видео может обрабатывать только в 4K. Для 8K доступна только обычная запись в 24 кадра.

В современных смартфонах ISP работает не один, а в связке с машинным обучением. Для работы ИИ в Snapdragon задействуются сразу и CPU, и GPU. Однако развитие нейросетей за последние несколько лет вынудили компанию добавить в чипы Sensing Hub, который мы упомянули ранее. Это отдельный модуль, выделенный специально под ИИ. C его помощью нейронки анализируют видео, распознают объекты, лица во время съёмки. И всё это для того, чтобы на выходе получился идеальный снимок.

В MediaTek с той же целью установлен APU 590. На этом модуле работает ИИ для обработки шума в снимках и видео, а также двойного увеличения без потерь. Кстати, этот же чип занимается оптимизацией процессов системы, чтобы повысить производительность в играх.

И наконец, последние два модуля в Snapdragon – 5G-модем и FastConnect. Благодаря им флагманский SoC от Qualcomm поддерживает 5G, Wi-Fi 6E и Bluetooth 5.3.

В MediaTek эти два модуля называются попроще: Connectivity и Modem. Но функциональность у них почти такая же. Исключение – максимальная скорость загрузки через 5G-модем. Последний Dimensity упирается в 7 Гбит/с, тогда как новейший Snapdragon может использовать все 10 Гбит/с. В остальном тут всё тот же набор интерфейсов, что у Snapdragon, но за более низкую цену. Кроме того, в современных процессорах MediaTek есть уникальная фича, которой до сих пор нет даже во флагманских Snapdragon.

Речь идёт об аппаратном декодировании видеокодека AV1. Про него у нас был отдельный материал, советуем глянуть, чем же он революционен. Если вкратце, то он используется всеми популярными стримингами и очень эффективно сжимает видео. Смартфон без аппаратного декодера сможет открыть видео в таком кодеке, но его процессор будет сильно нагружаться, а следовательно сильнее греться и разряжать батарею.

Qualcomm по слухам добавит поддержку кодека только в следующем флагманском чипе, а у MediaTek эта фича есть уже 2 года.

Производительность

Технологии это здорово, но не менее важна производительность чипа. Как с этим обстоят дела у MediaTek?

Посмотрим на результаты процессора Dimensity 810. Это один из самых популярных чипов в начальном сегменте с 5G. Конкурентом для него выступает Snapdragon 695. Это единственный чип от Qualcomm с 5G на устройствах за ту цену.

И тут Dimensity отстаёт на 15%. Но если сравнивать MTK с более популярным в сегменте Snapdragon 680, тогда уже он опережает Qualcomm.

Ещё один значимый для компании чип – Dimensity 1200. В прошлом году он помог MediaTek увеличить долю в среднем сегменте почти на 20%. Взглянем на результаты Geekbench 5.

Увидим, что смартфоны с ним выдают ту же производительность, что и Snapdragon 865+ и 870. Если поищем смартфоны с этими чипами, то увидим, что цены и на те, и на другие, примерно одинаковы – от 300-350 долларов.

Не сильный разрыв и в других сегментах. Даже во флагманском, куда MTK ворвалась только недавно. Причём там чипы компании оказались кое в чём лучше Qualcomm, но об этом чуть позже. Короче, MediaTek действительно тащит. Но одно дело выдавать хорошую производительность, а совсем другое – работать стабильно. Раньше середнячки МТК печально славились перегревом, а что сейчас?

Протестируем самый свежий среднебюджетный чип компании. Для этого у нас есть смартфон TECNO Camon 19 Pro, в котором стоит восьмиядерный Helio G96. Как будем тестировать: сначала запустим троттлинг-тест в 100 потоков и продержим его час.

Линейки

Мы сравнили производительность средней и субфлагманской линейки, а также протестировали игровую серию. Но этим модельный ряд компании не ограничивается. Что вообще есть у MediaTek?

За всю историю компании набралось много линеек: MT65, Helio A, Helio P, Helio X, Helio G и Dimensity.

Начнём с первых MT65. Именно процессоры этой серии принесли компании одновременно и популярность, и плохую репутацию. Они были дешёвыми, с большим количеством ядер, поэтому массово ставились в недорогие смартфоны. В обычных задачах они могли давать приемлемую плавность, но производители смартфонов часто забивали на любую оптимизацию. В итоге такие устройства тормозили, графика в них была очень слабой, а некоторые модели чипов еще и сильно грелись. Из-за этого компания долго не могла заслужить доверие пользователей.

Чтобы избавиться от плохой репутации и одновременно ознаменовать переход на архитектуру ARMv8, MediaTek перешла к выпуску линеек Helio. Их нейминг должен был стать более понятным для покупателей.

Серия Helio A была предназначена для самых бюджетных устройств. Эта линейка была создана в 2018 году и прожила всего два года – новые модели CPU не выпускаются с 2020 года.

Для более дорогих устройств существовала серия Helio P, где литера P означает Perfomance. Эта линейка появилась еще в 2015 году. Эти середнячки стали переломными в истории MediaTek, так как именно с выпуском этой линейки плохая репутация компании стала исчезать. Как и линейка Helio A, P прожила до 2020 года. Хотя сейчас можно встретить смартфоны с такими процессорами, обе линейки вытеснили две другие, более успешные.

Флагманскими должны были стать Helio X (eXtreme Performance), запущенные в 2014 году. Проблема в том, что топовыми они были только среди моделей компании. На деле они оказались средней производительности и могли соревноваться со Snapdragon 600-й серии. Процессоры Helio X были неплохими для своей цены, но позиционировать их как топ было неправильно.

Настоящая причина успеха MediaTek – игровая линейка G, то есть Gaming, для среднего сегмента. В чём её секрет? Дело в том, что раньше процессоры MediaTek сильно отставали по графике от конкурентов. Теперь же чипы Helio G соревнуются на равных с 700-й серией Snapdragon.

TECNO Camon 19 Pro

Например, на процессоре из этой линейки работает смартфон Camon 19 Pro от компании TECNO. Внутри девайса стоит MediaTek Helio G96. Это восьмиядерный процессор, выполненный по техпроцессу 12 нм. Связка из двух производительных ядер Cortex A76 и 6 энергоэффективных A55 даёт неплохую отзывчивость в повседневных задачах. При этом смартфон остаётся холодным и не тратит все ресурсы вмиг.

Дополняют чип 8 ГБ оперативной памяти, а значит, в фоне получится держать много приложений. Если этого не хватит, всегда можно расширить ОЗУ ещё на 5 ГБ с помощью технологии Memory Fusion. Для того, чтобы вместить на смартфон как можно больше программ, в Camon 19 Pro установлено 128 ГБ постоянной памяти.

А так как это всё-таки процессор линейки G, то есть Gaming, то для игр здесь стоит графика Mali G57 MC2. Этот же GPU умеет отрисовывать интерфейс в 120 FPS.

Раскрыть весь потенциал графики позволяет большой IPS-экран с частотой обновления 120 Гц для плавного изображения. У него разрешение Full HD+ при диагонали 6,8″. Поверх можно наклеить защитную плёнку из комплекта. Маленький, но приятный бонус. Благодаря тонким рамкам и небольшому вырезу под камеру дисплей занимает почти всё пространство передней панели, отчего смартфон выглядит компактно.

Кстати о вырезе. Там расположилась фронтальная камера с сенсором на 32 мегапикселя. Основные модули еще круче. Их целых три.

Для портретов здесь установлен 50-мегапиксельный датчик с двухкратным оптическим зумом. А для красивого размытия фона есть отдельный вспомогательный датчик. Встроенный в Helio 96 ISP умеет показывать этот эффект в реальном времени.

И наконец основная камера – сенсор на 64 Мп с диафрагмой f1.65. Его особенность в виде технологии RGBW позволяет снимать яркие и качественные снимки даже ночью. В паре с ней трудятся системы шумоподавления, встроенные в SoC. А для плавных видео и съёмки в ночное время предусмотрена оптическая стабилизация.

Питает такой интересный набор аккумулятор на 5000 мАч. Чтобы быстро наполнить такой объём, в смартфоне предусмотрена быстрая зарядка на 33 ватта. Благодаря этому с нуля за полчаса набирается 64%. Вся эта начинка упакована в тонкий и стильный корпус, чей дизайн получил награду iF DESIGN AWARD.

Вернёмся к процессорам MediaTek. Свернув якобы флагманские Helio X в 2017-ом, MediaTek вернулась в этот сегмент через 3 года. Но уже с удачными Dimensity. И это вторая причина текущего успеха компании. Чипы Dimensity действительно принадлежат высшему сегменту, а не называются так с целью маркетинга.

Сейчас линейка расширилась и до средних решений. Но это только улучшило положение компании, ведь нижние модели с 5G модемами захватили рынок среднебюджеток.

Но в чём же так удачны флагманские Dimensity? Почему Dimensity оказался лучше флагманского Snapdragon?

Вот сколько баллов выдаёт флагманский Qualcomm Snapdragon 8 gen 1 в бенчмарке GeekBench 5.

А вот Dimensity 9000 в Xiaomi Redmi K50 Pro.

MediaTek идёт наравне в однопоточном тесте и просто рвёт в многопотоке. Впечатляет?

И это при том, что MediaTek дешевле, но это не самое главное преимущество.

Помните, как обзорщики и владельцы смартфонов массово жаловались на высокую температуру Snapdragon 888? Так вот, та же проблема коснулась и более свежего 8 gen 1, пусть и в меньшей мере.

Почему так вышло? Ведь в своих флагманах Snapdragon 888 и 8 gen 1 Qualcomm перешла на, казалось бы, более крутой техпроцесс 5 нм. А как мы знаем, чем он меньше, тем энергоэффективнее чип. Так ведь?

Сначала были предположения, что виноват GPU Adreno 660. Однако в Snapdragon 8 gen 1 стоит уже другой видеочип, а проблема с перегревом осталась.

Оказалось, что семинанометровые Snapdragon 865 (2019-2020) и 870 производятся на заводе TSMC, а вот Snapdragon 888 и 8 gen 1 делает уже компания Samsung. И хотя компании не делали официальных заявлений, виной скорее всего стал выбор Samsung в качестве производителя. Во-первых, если сравнить два одинаковых чипа, произведённых по 5 нм на Samsung и по 7 нм на TSMC, разницы почти не будет. А ведь техпроцесс отличается.

Во-вторых, следующий флагман, 8+ gen 1, Qualcomm решила выпускать уже на TSMC и не просто так… По заверениям производителя, в нём энергопотребление снизится на 30%. И скорее всего, это эффект перехода к другому производителю.

Видимо, Samsung столкнулась с производственными проблемами на 5 и 4 нм техпроцессах.

А что касается Dimensity 9000, то он с самого начала выпускается на заводе TSMC по техпроцессу 4 нм. Кстати, там же выпускаются процессоры Apple Axx Bionic. И с ним никаких проблем по температуре нет. Dimensity 9000 умудряется быть не только быстрее конкурентов, но ещё и холоднее и стабильнее. И наконец, Dimensity 9000 поддерживает память LPDDR5X, в то время как Snapdragon 8 Gen 1 – только LPDDR5.

Выводы

Что же у нас получается? Те проблемы с перегревом, которые были у MediaTek несколько лет назад, теперь перекинулись на Qualcomm. МедиаТек же исправилась и теперь делает технологичные и мощные чипы. Благодаря им компания на равных конкурирует со Snapdragon, а порой и опережает за счёт низкой цены.

Удастся ли MediaTek и дальше повышать репутацию? Судя по последним наработкам, у неё есть все шансы.

В новом Формате речь пойдет о том, как на самом деле устроена компания TSMC и как им удалось стать одним из главных производителей микроэлектроники на планете? Сколько заводов существует? Как они работают? Сколько тысяч людей трудится на фабриках и сколько они зарабатывают? Что там делают роботы?

Спикеры:

Валерий Шунков — старший разработчик аналоговых схем, YouTube-канал House of NHTI
Денис Шамирян — CEO ООО «Маппер»

Содержание:

00:00 Вступление

01:39 Что известно про TSMC

06:56 Основные процессы производства чипов

13:11 Роботы на фабрике TSMC, которые катаются по потолку — что это и зачем?

15:17 Сколько человек работает на главном заводе TSMC?

20:15 Экстремальная ультрафиолетовая литография и компания ASML

25:00 Как устроен рабочий день оператора на заводе?

33:27 Сколько электричества и ресурсов потребляет TSMC? Сколько фабрик у TSMC?

36:34 Какие еще важные бытовые нюансы?

41:01 Новые машины от ASML: High-NA EUV и ситуация между TSMC и Intel

46:42 Чем будет отличаться завод TSMC в США?

48:08 Спасибо, что посмотрели

Мы знаем, что практически все электронные устройства греются, но особенно греются процессоры. И вроде бы это обычное явление, к которому все привыкли. Но почему это происходит? Какие физические процессы за этим стоят и как этого избежать?

Поэтому сегодня мы ответим на фундаментальный вопрос: почему греются процессоры?

Разберем зачем нужен троттлинг? Узнаем, как нагрев мешает закону Мура? И определим можно ли охладить процессор ниже температуры команты?

Что такое тепло?

Для начала давайте освежим в памяти школьную программу по физике. Что вообще такое тепло?

Как вы знаете, мир состоит из атомов и молекул. А тепло — это энергия, которая выделяется или поглощается при столкновении этих молекул. Иными словами, чем быстрее движутся молекулы и чем быстрее они сталкиваются, тем больше тепла выделяется.

Хороший пример — трение. Когда мы быстро трем ладони друг от друга, мы чувствуем тепло, потому как мы в буквальном смысле разгоняем и сталкиваем частицы на поверхности кожи. По такому же принципу мы можем развести костер при помощи палочки. Или разжечь страстное пламя любви, тут тоже трение работает.

Но причем тут процессоры? Откуда тепло берётся там? А всё дело в электричестве. Смотрите.

Тепло и электричество

Сама природа электрического тока подразумевает нагрев. Ведь ток – это упорядоченное движение электронов по проводнику. А где есть движение неизбежно возникнет какое-никакое сопротивление.

Перемещаясь по проводнику электроны перепрыгивают, от молекулы к молекуле, что заставляет их сильнее колебаться, что и приводит к нагреву. И чем выше сопротивление внутри проводника, тем выше нагрев.

По науке этот процесс выражен в законе Джоуля-Ленца «Количество теплоты, выделяемое в единицу времени, пропорционально произведению квадрата силы тока на участке и сопротивлению проводника».

Q = I2Rt

• Q – тепло, которое выделяется в момент прохождения электрического тока по проводу,
• I – значение силы тока,
• R – сопротивление проводника,
• t – время, за которое электрический ток проходит через проводник.

С одной стороны, это свойство электричества нагревать всё и вся, в прямом смысле даёт нам тепло и свет. Всевозможные электрические обогреватели, плиты, чайники, лампы накаливания — все эти приборы используют во благо свойство электрической энергии преобразовываться в тепловую. Но вот в микроэлектронике, нам это сильно мешает. И больше всего от этот страдают центральные процессоры и другие сложные интегральные схемы.

А почему? Давайте разбираться.

Почему греются процессоры?

Итак, процессоры состоят из транзисторов — миниатюрных переключателей с электрическим управлением. Именно эти переключатели создают большие проблемы с нагревом. А виной тому сам принцип, по которому транзистор работает. Смотрите, состоит транзистор из трёх основных частей: исток, сток и затвор.

• Исток — это вход, сюда мы подаем ток.
• Сток — это выход, отсюда ток должен выходить.
• Затвор — это ворота, которые, собственно, либо пропускают ток от истока к стоку, либо не пропускают.

Собственно задача транзистора — переключаться? миллиарды раз в секунду открывать и закрывать ворота. Если ворота закрыты? ток дальше не течет и на выходе мы получаем логический 0, а если ворота открыты — логическую 1.

Но как мы можем открывать и закрывать ворота? Отличный вопрос!

Смотрите, затвор — это, по сути, маленький аккумулятор. Чтобы его открыть, нам нужно его нужно зарядить. Поэтому, что мы делаем? Мы подаем на него напряжение, затвор быстро заряжается и ворота открываются. В этом случае какого-то существенного выделения тепла не происходит, ведь ток свободно течет по цепи.

Но ведь нам нужно не только открывать ворота, но и закрывать их! А что бы их закрыть, нам нужно куда-то очень быстро сбросить заряд с затвора. Мы сбрасываем заряд на “землю”. И именно в этот момент — при каждом таком сбросе — выделяется небольшое количество тепла. А чем чаще мы будем открывать и закрывать эти ворота, тем больше тепла будет выделяться. Иными словами, чем выше тактовая частота процессора, тем больше он будет нагреваться и это совершенно неизбежно.

Именно поэтому, самый популярный способ бороться с перегревом процессора – троттлинг. Когда проц перегревается, это улавливают специальные датчики и система понижает тактовую частоты. Способ неприятный, зато действенный.

Но есть и более приятный вариант – для борьбы с перегревом мы можем уменьшить не частоту, а напряжение. В народе этот способ называется андервольтинг. Кто делал — знает.

Нагрев от переключения транзисторов называют динамическом источником тепла, потому как нагрев тут зависит от частоты переключений.

И это полбеды, ведь существует и статический, то есть постоянный источник тепла. Даже когда транзистор выключен, всё равно на исток подаётся ток. И раньше это не было проблемой. Но по мере уменьшения размеров транзисторов, расстояние между стоком и истоком стало настолько маленьким, а затворы стали настолько тонкими, что электроны стали просто просачиваться, даже если затвор закрыт. И это называется токами утечки. Они приводят не только к дополнительному энергопотреблению современных процессоров, но и к дополнительному нагреву. Токи утечки — основная проблема, сдерживающая прогресс и мешающая выполнению закона Мура.

Охлаждение

Теперь понятно почему процессоры греются? Но можем ли мы как-то их охладить? Конечно, можем! Но есть хорошая и плохая новость.

По закону сохранения энергии мы не можем взмахом волшебной палочки заставить тепло исчезнуть в никуда. Это плохая новость.

Зато, в результате теплообмена мы можем это тепло переместить. Собственно, этим и занимаются все существующие системы охлаждения. Они отводят тепло подальше от процессора и рассеивают на большой поверхности или в воздухе. Многим мобильным процессорам с потреблением 1-5 Вт мощная система охлаждения вообще не нужна. Они могут эффективно рассеивать тепло просто через корпус девайса.

Поэтому поговорим про охлаждение десктопных процессоров.

Чтобы быстро и эффективно отводить тепло нам нужно создать некий беспрепятственный тепловой коридор от кристалла до воздуха. Поэтому кристалл процессора обвешивается максимально теплопроводными материалам.

Для начала создается термосоединение с высокой теплопроводностью: кристалл закрывается металлической крышкой, а эту крышку смазывают термопастой или жидким металлом. А дальше этот бутерброд зажимают сверху либо системой из тепловых трубок, либо жидкостным охлаждением. В чем разница между этими системами?

В целом, они выполняют выполняют одну и ту же задачу – передать максимально возможное количества тепла от чипа к теплоотводу или радиатору, который может дополнительно обуваться кулером.

Просто в случае с жидкостным охлаждением — по трубам тупо течёт вода, которая переносит тепло от чипа большому резервуару с водой — водоблоку. А вот в случае тепловых трубок охлаждение переходит за счет фазового перехода.

Внутри трубок также находится жидкость, но она там не просто течет, а при нагревании превращается в пар, проходит по тепловой трубке, пока не достигнет холодного конца, там пар отдает тепло и конденсируется, то есть обратно становится жидкостью. И дальше, под под действием силы тяжести или капиллярного эффекта жидкость возвращается обратно в горячий конец.

Как правило в больших корпусах, где есть много места и много денег используют жидкостное охлаждение. А вот в ноутбуках юзают тепловые трубки, так как они очень компактны.
Кстати, тепловые трубки чаще всего делают из меди, поскольку она имеет высокую теплопроводность 400 Вт/м*К (Ватт на метр-Кельвин). Но эффективнее было бы делать трубки из алмазов, у которых теплопроводность свыше 2000 Вт/м*К.

Термоэлектростатическое охлаждение

Но есть ли системы, которые позволяют охладить сам процессор ниже температуры помещения? На самом деле есть. И это называется термоэлектрическое охлаждение, также известное как эффект Пельтье.

Принцип работы такой: есть две керамические пластины между которыми зажат полупроводник, когда через одну сторону устройства протекает постоянный ток, тепло передается на другую сторону. И это позволяет «холодной» стороне опуститься ниже температуры окружающей среды. Технология очень перспективная, но пока что невероятно энергозатратная, поэтому используется очень редко. Тем не менее, в будущем вполне возможно, что такие системы охлаждения будут применяться повсеместно.

Но на сегодня это всё. Спасибо за внимание.