Actualités smartphones / tablettes

Intel profite également du MWC pour annoncer l'arrivée de sa nouvelle génération de SoC destinés aux smartphones . Il s'agit des SoC Merrifield que nous avions rapidement entrevus lors du dernier IDF. D'un point de vue technique, Merrifield est une déclinaison de l'architecture Atom Silvermont que l'on retrouve déjà dans BayTrail. Par rapport à la version tablette (quadruples cœurs que nous avions croisés ici), Merrifield apporte plusieurs changements, le premier étant le nombre de cœurs, réduit à deux. Ensuite côté GPU, là où Intel utilisait un GPU maison dit de génération 7 (Ivy Bridge), Intel revient ici à des blocs PowerVR, plus précisément le PowerVR G6400.

Notez que contrairement aux SoC ARM que nous évoquions précédemment, les SoC Intel n'incluent en effet pas de modem. Intel propose des modems sous la forme de puces séparées, quelque chose qui s'explique par le fait que le constructeur doit les faire fabriquer par… TSMC. Les process de fabrication d'Intel ne sont en effet pas encore en mesure de prendre en charge la fabrication de ces modems, obligeant le constructeur à fabriquer ces puces chez son nouveau concurrent (Intel, pour rappel, a décidé d'ouvrir ses usines à des tiers).

Un prototype de smartphone Merrifield présenté par Intel lors du dernier IDF
Le plus gros intérêt pour Intel de Merrifield est que ce SoC est compatible avec le modem LTE de la marque, à savoir le XMM 7160 lancé en octobre dernier. Cependant, la génération précédente de puces pour Smartphones (Clover Field) ne pouvait pas fonctionner avec ce modem, ce qui limitait fortement l'intérêt que pouvaient porter les constructeurs à la plateforme d'Intel. Deux modèles sont annoncés, les Z3460 et Z3480 avec des fréquences turbo maximales de 1.6 et 2.13 GHz respectivement.

Côté performances, le constructeur avance simplement un chiffre sous WebXPRT, qui mesure les performances (en ligne !) du navigateur et de son moteur Javascript (qui plus est via des filtres assez lourds et pas forcément représentatifs), des scores que l'on prendra donc avec des pincettes. Le constructeur avance des performances doublées par rapport à celles d'un Snapdragon 800, et 16% supérieures à celles d'un A7 d'Apple (utilisé dans l'iPhone 5s, qui n'utilise pas le même navigateur/moteur Javascript). Les puces sont annoncées comme disponibles pour les OEM et Intel espère voir arriver des smartphones basés sur Merrifield au second trimestre.


Le constructeur en profite également pour évoquer Moorefield, une déclinaison quadruple cœur du SoC smartphone Merrifield. Toujours fabriquée en 22 nm, Moorefield est annoncé avec des fréquences Turbo maximales de 1.8 et 2.33 GHz respectivement pour les Z3560 et Z3580. Intel ne propose aucun détail concernant les fréquences de fonctionnement réelles de ses puces bien entendu. On notera qu'Intel adopte également une version un peu plus haut de gamme du GPU PowerVR, le G6430 (celui utilisé par Apple dans son SoC A7) et que la mémoire LPDDR3 est supportée en version 1600 (contre 1066 pour Merrifield).

Notez enfin qu'en parallèle, Intel annonce également un nouveau modem LTE catégorie 6 (300 Mbps/LTE-Advanced), le XMM 7260 (28nm TSMC) qui sera lancé avant la fin de l'année, tout comme Moorefield attendu pour le second semestre.

L'ouverture du Mobile World Congress aujourd'hui à Barcelone nous vaut l'occasion de quelques annonces côté SoC, la mode du moment étant aux versions 64 bits basés sur l'architecture ARMv8. Après l'annonce surprise des A7 64 bits d'Apple en septembre dernier - qui avait pris de court le reste de l'industrie - Qualcomm avait été le second à annoncer un SoC 64 bits, le Snapdragon 410.

Contrairement aux modèles haut de gamme ou le constructeur décline sa propre architecture ARM (Krait), il s'agissait ici d'un design proposé par ARM, le Cortex A53 (en version quatre cœur). Pour rappel, ARM propose à ses partenaires deux cores distincts pour le 64 bits, le Cortex A53 très basse consommation (qui remplace l'actuel Cortex A7 que l'on retrouve dans l'entrée de gamme, et qui n'a rien à voir avec l'A7 d'Apple malgré le nom similaire) et le Cortex A57, haut de gamme et dédié aux smartphones/tablettes, voir un peu plus. Sur l'entrée de gamme, Qualcomm proposait jusqu'ici un mélange de Cortex A7 et de modèles Krait d'entrée de gamme, l'annonce du 410 n'était donc pas une surprise.

Ce qui l'est un peu plus, c'est l'annonce du jour des Snapdragon 610 et 615 , utilisant là aussi des Cortex A53 ! Jusqu'ici, la gamme Snapdragon 600 utilisait exclusivement des designs Krait de Qualcomm que l'on retrouvait par exemple dans les tablettes Nexus 7 ou encore dans le Galaxy S4. Le choix d'un design ARM, qui plus est dans sa version entrée de gamme est pour le moins surprenante. Si la version 64 bits de Krait semble nécessiter plus de temps pour être finalisée, il semble aussi que ce soit le cas du design des Cortex A57 dont les annonces commerciales se font attendre.

Le Snapdragon 600 utilisait l'architecture Krait
Pour compenser cela, Qualcomm emprunte la route de la multiplication des cœurs. Ainsi, si le modèle 610 utilise quatre cœurs Cortex A53, le 615 en compte… huit. Un moyen simple d'annoncer un niveau de performance cumulé (dans les benchs multithreads) élevé alors que le niveau de performances sur un cœur risque d'être assez limité. Côté GPU on retrouvera un Adreno 405, une version allégée de l'Adreno 420 qui avait été annoncé au CES avec le Snapdragon 805. Les Adreno 400 représentent la dernière génération de GPU type DirectX 11.2/OpenGL ES 3.0 de Qualcomm sur laquelle nous auront l'occasion de revenir ultérieurement. Ces SoC intègrent également un modem LTE, un décodage du H.265, et sont annoncés en échantillonnage pour le troisième trimestre, avec une disponibilité dans des appareils annoncée avant la fin de l'année.

Notez que Qualcomm n'est pas le seul à partir sur cette voie, puisque la société chinoise Mediatek a également annoncé un SoC huit cœurs Cortex A53, comme nous le rapportent nos confrères d'Ars. Ces derniers rapportent également les propos du VP de Mediatek qui confirme que l'A53 était prêt, contrairement à l'A57 ce qui vaut le lancement de ce produit. La marque annonce quelques caractéristiques, la partie CPU sera cadencée à 1.5 GHz. Le GPU sera aussi fourni par ARM, un Mali T760. L'échantillonnage est prévu pour septembre, tandis que la disponibilité dans des appareils est annoncée pour début 2015.

A chaque CES son nouveau Tegra. L'édition 2014 du salon ne déroge pas à la règle et Nvidia y annonce officiellement son nouveau SoC précédemment connu sous le nom de code Logan. Destiné aux tablettes, aux gros smartphones et autres consoles mobiles, le Tegra K1 se démarque des précédents Tegra par l'arrivée, enfin d'un GPU Kepler, à l'architecture identique à celle des GeForce GTX 600 et GTX 700.

Nous vous avons déjà parlé de Logan à plusieurs reprises, Nvidia ayant dévoilé ses caractéristiques principales en mars lors de sa conférence GTC et cet été lors du Siggraph :

4+1 cores Cortex-A15 32-bit
GPU Kepler 192 "cores" (1 SMX)
Interface mémoire 64-bit

Grossièrement Tegra K1 est donc un SoC Tegra 4 dont le GPU de classe DirectX 9 à l'architecture vieillissante a été remplacé par un GPU Kepler de classe DirectX 11 qui correspond à une demi GeForce GT 740M. Une évolution attendue depuis longtemps qui permet à Nvidia, enfin de proposer pour son SoC une composante graphique à la hauteur de sa réputation sur PC.


Nvidia parle de 365 Gflops soit une puissance de calcul au niveau des pixels supérieure à celle des consoles PS3 et Xbox 360. De quoi afficher des performances qui seraient plus que doublées par rapport à celle du SoC Apple A7.

En dehors du nom commercial du SoC, l'autre grosse annonce concerne l'arrivée d'une seconde version de Tegra K1… équipée avec 2 cores Denver. Pour rappel il s'agit du premier core ARMv8 64-bit développé en interne par Nvidia, qui promet pour celui-ci des performances de premier plan tant en single thread qu'en multi thread.


Les premiers prototypes de cette version de Tegra K1 viennent tout juste de sortir des usines de TSMC et étaient déjà fonctionnel, ce que nous avons pu observer lors d'une démonstration très limitée qui n'incluait malheureusement aucun aperçu de ses performances. Il est encore trop tôt pour cela et Nvidia est probablement très optimiste en parlant de l'arrivée de premiers produits au second semestre. Nous tablons plutôt sur fin 2014 pour que ce Tegra K1 v2 débarque dans le commerce.


Nvidia en a profité pour dévoiler les grandes lignes de ses spécifications. Contrairement au Cortex-A15 qui est de type superscalaire 3 voies, Denver passe à 7 voies. Une architecture beaucoup plus large qui s'annonce effectivement bien plus performante en single thread. Pour le reste, Nvidia parle de fréquences jusqu'à 2.5 GHz, de caches L1D et L1I qui passent à 128 Ko et 64 Ko ainsi que d'un GPU Kepler identique à celui de Tegra K1 v1. Les deux versions de Tegra K1 seront compatibles pin-to-pin, ce qui permettra aux fabricants de passer assez facilement de l'un à l'autre, et ce qui indique que l'interface mémoire reste identique à 64-bit (double canal 32-bit).

Visiblement très actif lors de ce SIGGRAPH, Nvidia vient d'en dévoiler un petit peu plus au sujet de la variante ultra mobile de Kepler. Ce GPU prendra place dans le SoC Logan, probablement le futur Tegra 5, et viendra également concurrencer directement les PowerVR d'Imagination et autres Mali d'ARM.

Deux démonstrations techniques mettent tout d'abord en avant des capacités de rendu proches de ce qui se fait sur PC. Nvidia nous précise en effet que les fonctionnalités sont similaires à celles des gros GPU PC, que ce soit au niveau du support de DirectX 11.x (niveau 11_0), d'OpenGL 4.x, d'OpenCL ou encore du CUDA. Une révolution par rapport à OpenGL ES 2.0 qui limite les Tegra 2, 3 et 4 !

La première démonstration est une version simplifiée du rendu de visage réaliste qui avait été présentée à la GDC en mars dernier : FaceWorks Mobile. Cette démonstration avait été initialement faite sur base d'une GeForce GTX Titan et pour le SoC Logan, Nvidia a réduit la résolution et la qualité de certains effets de manière à conserver le principal tout en s'adaptant à un GPU annoncé comme capable de tenir dans une enveloppe thermique de 2W :



La seconde démonstration met de son côté en avant le support complet d'OpenGL 4.3 et d'effets tels que la tessellation, particulièrement utile dans le monde mobile puisqu'elle permet de réduire les transferts de données, plus énergivores que les opérations traitées par le GPU pour générer des triangles supplémentaires :



Ces démonstrations ne nous donnent pas de réelles indications concernant le niveau de performances du GPU de Logan, mais mettent par contre en avant le fait qu'il supporte bien toutes les dernières techniques de rendu et que son support logiciel est déjà bien avancé. En réalité, selon nos informations, cela fait plusieurs années que les développeurs de Nvidia préparent son support à travers une unification du cœur des pilotes entre les divisions GeForce et Tegra.

Nvidia ne rentre pas dans les détails techniques, ceux-ci seront dévoilés plus tard, mais parle malgré tout d'un GPU équipé de 192 unités de calcul (les "cores" en mauvais langage commercial) dérivées de l'architecture Kepler des GeForce 600 et 700. Notez que c'est différent de ce qui avait été sous-entendu au départ par Nvidia puisque ce dernier avait indiqué que la plateforme Kayla, destinée à émuler le SoC Logan, était associée à un GPU Kepler similaire équipé de 384 unités de calcul (le GK208).

Sans précision sur le détail de l'architecture, il est difficile de savoir comment sont organisées ces unités de calcul, cela pourrait être un seul SMX similaire aux GPU Kepler classiques ou quelque chose de totalement différent. Tout comme le récent GPU d'entrée de gamme de la marque, le GK208, il semble toutefois évident que le nombre d'unités de texturing sera proportionnellement réduit par rapport aux autres GPU Kepler. Ces unités sont liées à un flux de données continu, ce qui implique une dépense d'énergie importante. Les 192 unités de calcul de Kepler mobile seront ainsi probablement associées à 8 voire 4 unités de texturing.

Pour pouvoir tenir dans une enveloppe de 2W, Nvidia a également dû optimiser différents aspects de son GPU et mentionne par exemple une interconnexion interne revue. Celle-ci étant à la base conçue pour permettre à un nombre important de blocs d'unités de toutes sortes de communiquer entre elles, il semble logique que certaines simplification soient possibles à ce niveau pour un petit GPU. Pour le reste, il n'est pas impossible que la précision de calcul soit réduite quand toutes les unités sont exploitées, que certains datapaths ait été réduits en largeur ou que le débit de certaines unités ait été revu à la baisse. Certains compromis sont bien entendu nécessaires et ont été prévus lors du développement de l'architecture pour pouvoir faire passer Kepler de 250W dans une GeForce GTX Titan à 25W pour une GeForce GT 630 et à 2W pour le GPU de Logan.


Pour illustrer la puissance de ce GPU mobile, Nvidia nous fournit un graphe assez vague qui compare ce qui serait la puissance de calcul brute. Kepler mobile est décrit sur ce graphe comme étant 5x plus performant que le PowerVR SGX 554MP4 de l'iPad 4 et légèrement plus performant qu'une GeForce 8800 GTX, le haut de gamme de fin 2006. Nous n'en tirerons aucune conclusion puisque s'il s'agit bien de la puissance de calcul, elle serait alors de +/- 384 Gflops, ce qui correspondrait à un GPU Kepler mobile cadencé à 1 GHz. Une telle fréquence nous semble peu compatible avec les 2W annoncés par Nvidia et correspond probablement à une version du SoC avec TDP plus élevé. A l'opposé des performances maximales, Nvidia nous indique également que lorsque ce GPU est cadencé de façon à offrir les mêmes performances que celles du GPU de l'iPad 4, sa consommation est alors trois fois moindre.

Par ailleurs, il faut garder en tête que les performances en pratique d'un GPU ne dépendent pas exclusivement de sa puissance de calcul. La puissance de texturing et la bande passante mémoire sont deux éléments cruciaux qui devront faire avec les contraintes d'une enveloppe thermique compressée autant que possible. Le niveau de performances en pratique devrait plutôt se situer entre celui des GeForce 8600 GT et 9600 GT, suivant les versions, ce qui est déjà très bien.

Que retenir de tout cela ? Entre une démonstration simplifiée qui tourne sur un GPU simplifié et des détails techniques très vagues, l'annonce de Nvidia peut être vue comme une coquille vide, une tentative de démarrer du hype sur base de peu de choses. Si ce dernier aspect n'est pas à négliger, l'annonce de Nvidia est cependant loin d'être insignifiante.

Alors que ce SoC Logan est attendu dans le commerce au printemps prochain, les démonstrations de Nvidia représentent un avertissement clair à la concurrence : sa plateforme de développement est prête, l'environnement logiciel est prêt et les développeurs vont pouvoir facilement porter des graphismes plus évolués tirés du monde PC ou des consoles vers les périphériques mobiles.

Les concurrents principaux de Nvidia au niveau des GPU mobiles, Qualcomm (Adreno), Imagination (PowerVR) et ARM (Mali) ont depuis quelques années systématiquement une avance technologique sur Nvidia au niveau de leurs GPU. Ils dominent également largement le marché. Mais pourtant, sur le plan graphique, ils ne sont pas réellement parvenus à transformer leurs avantages sur le papier dans la pratique, soit par manque de moyens investis pour convaincre les développeurs de tirer le maximum de leur GPU, soit par une arrivée très tardive de pilotes complètement, voire même partiellement, fonctionnels.

Nvidia a probablement été clairvoyant et pragmatique à ce niveau en se contentant jusqu'ici de relativement peu sur le plan matériel pour ses GPU mobiles. De quoi pouvoir attribuer plus de ressources sur d'autres fronts en se contentant de son expérience dans le monde graphique pour préparer calmement l'arrivée d'une offensive enfin digne de la marque GeForce.

Cette offensive ce sera Logan. En profitant de son expérience et d'un GPU cette fois plus que compétitif, Nvidia compte bien s'affirmer comme la référence pour le jeu mobile et profiter de l'explosion de ce marché pour convaincre une part plus significative des fabricants de smartphones et tablettes de faire confiance aux SoC Tegra… ou tout simplement au GPU GeForce mobile/ULP. Il y a peu, Nvidia a en effet indiqué clairement que son GPU Kepler mobile serait disponible sous licence pour d'autres fabricants de SoC. Nul doute que l'annonce d'aujourd'hui pose la base d'une stratégie destinée à convaincre les partenaires d'Imagination ou d'ARM de changer de crèmerie !