Actualités smartphones / tablettes

Après la roadmap GeForce, Nvidia nous en a dit un peu plus sur la roadmap des SoC Tegra. Si certains ont été quelque peu déçus de ne pas retrouver un GPU plus moderne dans Tegra 4, cela est en passe de changer. Jen-Hsun Huang a ainsi confirmé que la prochaine architecture Tegra, Logan, intégrerait enfin une évolution GPU majeure qui fera le pont avec les technologies qui nous retrouvons dans la gamme GeForce traditionnelles.

Ainsi, le GPU de Logan sera dérivé de l'architecture Kepler avec un support complet d'OpenGL 4.3 et surtout de CUDA 5 pour permettre d'exploiter la puissance de calcul du GPU d'une manière plus flexible, par exemple pour le traitement d'images. En plus de sa plateforme propriétaire CUDA, nul doute que Nvidia supportera également la plateforme ouverte OpenCL, qui, dernièrement, a enfin reçu un support clair de la part de Google en ce qui concerne Android.

Pour le reste, il est probable que Logan reprenne les mêmes cores Cortex-A15 que Tegra 4 et soit fabriqué en 20 nanomètres. Jen-Hsun Huang a précisé que si Tegra 4 est arrivé en retard, Tegra 4i est de son côté arrivé légèrement en avance alors que Logan devrait être à l'heure avec des premiers prototypes à la fin de l'année et une production qui débutera début 2014. Vous pouvez donc vous attendre à une annonce de Tegra 5 au CES 2014.

Tout ceci n'est cependant qu'une confirmation de ce que nous supposions déjà. La nouveauté est l'arrivée de quelques premières informations sur le successeur de Logan : Parker. Ce dernier arrivera en 2015 et intègrera les premiers cores ARM conçus en interne par Nvidia et basés sur l'architecture ARMv8 qui supporte le 64-bit, nom de code Denver. Au niveau du GPU, Parker passera à la génération Maxwell, avec seulement une année de décalage par rapport aux gros GPU dekstop, les architectures GPU étant dorénavant unifiées entre les différentes divisions de Nvidia.

Parker devrait également être la première puce conçue par Nvidia en vue de l'utilisation d'un procédé de fabrication de type FinFET ("transistors 3D) et nous pouvons supposer qu'il s'agira alors du 14nm.

Intel profite de MWC qui se tient actuellement à Barcelone pour lancer des nouveaux Atom destinés à renforcer sa présence dans le monde des smartphones. Jusqu'ici, Intel devait se contenter de la plateforme Medfield et du SoC simple core Penwell (Atom Z2460, Z2420), la plateforme Clover Trail et le SoC dual core Cloverview (Atom Z2760) étant un peu plus gourmands et réservés aux tablettes.

La plateforme Clover Trail+ et le SoC Cloverview+ apportent enfin à Intel une solution dual core pour smartphones. Bien que très proches sur certains points de Cloverview, sa version "+" est bel et bien un SoC différent, notamment équipé d'un GPU plus costaud, tout en étant mieux optimisé pour une faible consommation : le PowerVR SGX544MP2.

Il s'agit d'une nette évolution par rapport au GPU PowerVR SGX540 de l'Atom Z2460, d'une part sur le plan des performances brutes qui sont plus que quadruplées et d'autre part sur le plan des fonctionnalités. Ainsi, le PowerVR SGX540 ne supporte pas du tout les API graphiques "desktop" présentes sous Windows et est donc réservé à Android alors qu'en plus d'OpenGL ES 2.0, le PowerSGX544MP2 supporte le niveau 9_3 de DirectX et OpenGL 2.1. La résolution maximale supporté évolue par ailleurs du 1024x768 au 1080p. Par rapport au PowerVR SGX545 de l'Atom Z2760, il fait l'impasse sur le support du niveau 10_1 de DirectX, qui n'avait cependant jamais abouti dans les pilotes Intel.



Intel a prévu 3 Atom Clover Trail+ qui se différencieront au niveau de leurs performances et de leur consommation :

Atom Z2580 : 2 coeurs avec HT à 933 MHz et turbo à 2 GHz, GPU à 533 MHz
Atom Z2560 : 2 coeurs avec HT à 933 MHz et turbo à 1.6 GHz, GPU à 400 MHz
Atom Z2520 : 2 coeurs avec HT à 933 MHz et turbo à 1.2 GHz, GPU à 300 MHz

Lenovo sera le premier fabricant à exploiter commercialement Clover Trail+ avec l'IdeaPhone K900 mais Intel indique avoir également convaincu Asus et ZTE pour certains de leurs futurs produits, en précisant que, compte tenu du support du 1080p, ces nouveaux SoC se retrouveraient également dans des tablettes.

Précisons que ces nouveaux Atom restent fabriqués en 32 nm et qu'il faudra attendre la fin de l'année pour voir enfin débarquer un nouveau core Atom, Silvermont, fabriqué en 22 nm. Plus performant, il sera associé à un GPU PowerVR série 6 dans les SoC dualcore Tangier (plateforme Merrifield) et quadcore Valleyview (plateforme Bay Trail), avant de débarquer dans un premier SoC Intel qui intégrera directement un modem.

Après le Tegra 4 dévoilé lors du CES, Nvidia vient de présenter son petit frère, le Tegra 4i, anciennement connu sous le nom de code Project Grey. Clairement orienté vers le marché des smartphones, ce nouveau SoC est une évolution du Tegra 3 fabriquée en 28nm, toujours chez TSMC.

Alors que le Tegra 4 fait appel à un CPU moderne, le Cortex A15 d'ARM en version quadcore, le Tegra 4i reste sur du Cortex A9 en quadcore, comme le Tegra 3. Ces cores CPU profitent cependant d'une légère évolution, dénommée r4, qui permet de mieux alimenter ses unités d'exécutions. Couplée avec une fréquence en hausse, 2.3 GHz, cette version r4 du Cortex A9 permetrais un gain de performances significatif par rapport au Tegra 3 tout en augmentant le rendement énergétique. Un core compagnon moins gourmand est également utilisé pour réduire la consommation en veille et lors des tâches simples.

Le nombre de "cores" GPU passe de 12 à 60 entre le Tegra 3 et le Tegra 4i, contre 72 pour le Tegra 4. Notez que la notion de core est ici poussée à l'extrême par Nvidia et, grossièrement, si le GPU du Tegra 4i dispose d'une puissance de calcul similaire à celle du Tegra 4, ses débits sont réduits de moitié au niveau de la géométrie et des pixels :

Tegra 3 : 1 vertex shader + 2 pixel pipelines (x2 pixel shaders)
Tegra 4i : 3 vertex shader + 2 pixel pipelines (x6 pixel shaders)
Tegra 4 : 6 vertex shader + 4 pixel pipelines (x3 pixel shaders)

Tout comme le Tegra 3, le Tegra 4i se contente d'un contrôleur mémoire simple canal, mais ce dernier pourra supporter la LPDDR3-2133 alors que le premier doit se contenter au mieux de DDR3L-1600.

Enfin, la grosse nouveauté concerne l'intégration d'un modem directement dans le SoC, une première pour Nvidia. Il s'agit du modem i500 4G/LTE, identique à celui qui est commercialisé en option avec le Tegra 4. Pour rappel l'i500 est un modem logiciel, dans le sens où il ne dispose pas de blocs dédiés à chaque standard de télécommunication mais bien d'un groupe d'unités programmables.

Avec des performances remises au goût du jour tant du côté CPU que GPU et cette intégration du modem, le Tegra 4i devrait enfin permettre à Nvidia une percée significative dans le monde des smartphones. Pour mettre toutes les chances de son côté, Nvidia a conçu une plateforme de référence, nom de code Phoenix qui est destinée à aider les fabricants de smartphones intéressés à proposer relativement rapidement (comptez 6 à 12 mois) des produits finis :


Nous vous proposerons sous peu une analyse plus détaillée de l'architecture des Tegra 4 et 4i.

En l'espace de quelques années, Qualcomm s'est imposé comme un des leaders, sinon le leader, dans la conception de processeurs, ou SoC (System-on-Chip), dédiés à la mobilité. Commercialisés sous la marque Snapdragon, ceux-ci se retrouvent dans de nombreux smartphones ou tablettes et, en 2013, Qualcomm entend bien profiter de sa position de force actuelle pour accélérer la cadence de leur développement.

Si Qualcomm n'a pas encore l'expérience d'un Microsoft lorsqu'il s'agit d'organiser une conférence d'envergure, ce n'est pas un hasard si c'est le spécialiste du SoC qui a eu l'honneur de remplacer la firme de Redmond pour la keynote d'ouverture du CES. Tenue par Bill Gates et Steve Ballmer durant 12 années consécutives, cette keynote représente une tribune importante, qui se doit de suivre l'évolution de l'électronique.

Le Dr Paul Jacobs, CEO de Qualcomm, à droite, qui remplaçait Steve Ballmer, CEO de Microsoft, à gauche, pour la keynote d'ouverture du CES 2013 n'a pas manqué d'inviter ce dernier en guise de clin d'œil.
Qualcomm n'était pas venu les mains vides et a profité de cette keynote pour annoncer une nouvelle gamme de SoC : les Snapdragon 200, 400, 600 et 800. Par rapport à la gamme S4 actuelle, il s'agit d'une nouvelle nomenclature qui donnera probablement plus de flexibilité pour dénommer les dérivés que les qualificatifs Play, Plus, Pro et Prime. Si les spécificités des Snapdragon 200 et 400 n'ont pas été dévoilées, quelques détails, certes minces, sur les modèles haut de gamme ont été présentés.

Les Snapdragon 600 et 800

Le Snapdragon 600 reposera sur une évolution des cores ARM maisons, qui passeront en version Krait 300, et sur un GPU Adreno 320, déjà aperçu sur les S4 Pro. Tout comme ces derniers, le Snapdragon 600 est fabriqué sur le process 28nm LP, une similitude qui n'empêche pas Qualcomm de parler d'un gain qui pourra atteindre 40% au niveau de la puissance CPU entre le quadcore S4 Pro APQ8064 et le quadcore 600 APQ8064T.

Cette augmentation des performances provient d'une part d'une fréquence en hausse (1.9 GHz max contre 1.7 GHz max) et d'autre part de petites évolutions de l'architecture Krait avec l'ajout d'un prefetcher et une optimisation du frontend : prédiction de branchement améliorée et meilleure exploitation du moteur d'exécution OOO (Out of Order). Pour rappel, Krait est une implémentation personnalisée de l'architecture ARMv7 qui se situe quelque parte entre un Cortex A9 et un Cortex A15.

Pour le reste, le Snapdragon 600 semble reprendre les spécificités des S4 Pro : contrôleur mémoire double canal à 533 MHz, moteur vidéo 1080p 30fps, processeur d'image 20 megapixels avec support de 3 caméras, sortie video HDMI 1.4 et USB 2.0.


Le Snapdragon 800, ou MSM8974, sera de son côté fabriqué sur le process 28nm HPm de TSMC, qui offre une marge de manœuvre plus importante pour combiner hautes fréquences et faible consommation. Les 4 cores Krait passeront en version 400, similaires à la versions 300 mais notamment une interface mémoire revue pour monter en fréquence avec le support de la LPDDR3-800, toujours en double canal. Grâce au process 28nm HPm, ils pourront atteindre jusqu'à 2.3 GHz.

Qualcomm en a profité pour doubler la puissance de calcul du GPU Adreno qui passe en version 330, sans que nous ne sachions si cela est lié à une augmentation de sa fréquence, à l'intégration de plus d'unités de calcul ou à un mélange des 2. Etant donné que Qualcomm précise que le doublement concerne la puissance de calcul, et non les performances graphiques qui ne progresseraient "que" de 50%, nous pouvons supposer qu'il s'agit principalement de l'ajout d'unités de calcul. Qualcomm ne s'est pas arrêté là et a intégré le support du format UHD (4K) ainsi qu'un double processeur d'image qui peut monter jusqu'à 55 megapixels et piloter 4 caméras.

Ces 2 futurs SoC intègrent par ailleurs un modem LTE cat.4 et un contrôleur wifi 802.11ac. De quoi pouvoir prendre en charge tous les moyens de communications modernes sans avoir besoin de contrôleurs externes. Interrogé par rapport au modem externe programmable de Nvidia, l'i500, Qualcomm réplique que si l'approche est intéressante, elle permet difficilement à l'heure actuelle de s'approcher de l'efficacité énergétique des solutions fixes classiques.

Il est intéressant d'observer que Qualcomm ne fait pas appel au "silicium noir", soit à l'utilisation de différents types de cœurs CPU adaptés à différentes tâches, pour augmenter l'efficacité énergétique. Pour rappel, Nvidia avec le Tegra 3/4 utilise un core compagnon optimisé basse consommation qui prend le relai des 4 cores classiques pour traiter les tâches simples. De son côté, Samsung avec l'Exynos 5 Octa a opté pour l'approche big.LITTLE d'ARM qui consiste à associer deux groupes de 4 cores différents : l'un optimisé pour les hautes performances (Cortex A15) l'autre optimisé pour une faible consommation (Cortex A7). Qualcomm estime que ses propres cores Krait sont suffisamment efficaces pour rester compétitifs à l'heure actuelle sans avoir recours à une telle approche.

Les GPU Adreno 320 et 330

Qualcomm développe ses propres solutions graphiques et se base pour cela sur l'expérience de la division Imageon rachetée (sans la marque) à AMD/ATI il y a quelques années. Ce n'est ainsi pas un hasard si ses GPU Adreno (anagramme de Radeon) sont plutôt efficaces. Ceux-ci fonctionnent avec un mode de rendu basé sur des tiles, des petites zones de l'écran qui peuvent tenir en cache et éviter de dépenser trop de bande passante mémoire, un bien précieux sur les SoC. Il ne s'agit cependant pas d'un rendu différé et cette approche est plutôt à mettre en parallèle avec celle du GPU Xenos de la Xbox 360 (qui peut utiliser des tiles, plus grosses, qui tiennent dans sa mémoire eDRAM) qu'avec celle des GPU PowerVR.

Les Adreno 320/330 peuvent également fonctionner dans un mode de rendu purement direct, comme le font les GPU GeForce et Radeon, si le développeur l'estime plus efficace. Ils reposent sur une architecture unifiée avec à sa base des unités de calcul FP32 qui disposent cependant de modes rapides en FP16 et en FX10. Ils supportent ainsi OpenGL ES 3.0, DirectX 11.1 level 9_3 et OpenCL. Un gros avantage face aux GPU GeForce ULP de Nvidia qui selon toute vraisemblance restent limités à OpenGL ES 2.0 et DirectX 11.1 level 9_1, sans aucun support du GPU computing, même dans leur future version Tegra 4.


Sur son stand du CES, Qualcomm mettait d'ailleurs en avant les capacités vidéo ludiques du Snapdragon 800 et un employé de sa division graphique nous a indiqué que les investissements étaient importants au niveau du développement des pilotes et des relations développeurs. Deux points essentiels pour que les GPU Adreno soient exploités au mieux puisqu'il ne suffit pas de disposer d'une architecture avancée et d'une puissance de calcul importante pour lutter à ce niveau, surtout face à un Nvidia dont la bonne exploitation du GPU est la spécialité. Qualcomm semble l'avoir bien compris.

Exploiter 2 process pour être présent sur tous les fronts

Le Snapdragon 600 est prévu pour le printemps alors que le Snapdragon 800 devrait débarquer cet été. Comme nous l'indiquions un peu plus haut, ces 2 futurs SoC exploitent des process de fabrication différents. C'est probablement l'un des détails les plus intéressants à observer dans l'annonce de Qualcomm.

Utiliser deux process différents, le 28nm LP et le 28nm HPm (High-K / Metal Gate) demandes des ressources très importantes, tant financières qu'humaines, étant donné que cela implique un redesign des différents blocs des SoC pour prendre en compte leurs spécificités, la création de différents sets de réticules ("masks"), la gestion de différentes allocations de production, la multiplication des composants à tester et à valider… Pourquoi ne pas avoir simplement visé le 28nm HPm ? Interrogé sur la raison de ce choix, Tim McDonough, VP of Marketing, a eu une réponse toute simple : "le 28nm LP est disponible avant le 28nm HPm".

Ainsi, pour Qualcomm, il fait sens d'exploiter deux procédés de fabrication différents si cela permet de gagner ces quelques mois, 3 selon les prévisions actuelles. Un luxe que peu d'acteurs concurrents peuvent se permettre et qui témoigne de la stratégie de la société qui estime disposer de volumes de vente suffisants et s'attaquer à un marché suffisamment mûr pour pouvoir avancer avec une telle segmentation et une évolution progressive des performances, à l'image de ce que nous avons pu observer dans le monde PC lors du pic de concurrence entre AMD et Intel.

De quoi éviter de laisser de l'espace à la concurrence. Qualcomm affirme ainsi que le Snapdragon 600 proposera sous peu un rendement énergétique plus élevé que n'importe quel SoC annoncé à l'heure actuelle, citant indirectement le Tegra 4 et l'Exynos 5 Octa, alors qu'un peu plus tard le Snapdragon 800 augmentera encore ce rendement. Et cette fois il l'associerait à une puissance de calcul tant CPU que GPU suffisamment importante pour pouvoir prétendre à la tête en termes de performances brutes.

Entre les Snapdragon 600/800 de Qualcomm, le Tegra 4 de Nvidia, l'Exynos 5 Octa de Samsung, l'A6X d'Apple, l'Atom Z2580 d'Intel et l'A4 Temash d'AMD, il ne fait aucun doute que la guerre des SoC sera rude en 2013 !