بررسی تراشه SOC های Qualcomm Snapdragon 7+ Gen 3 و Qualcomm Snapdragon 8s Gen 3 ;قهرمانان جدید گوشی های هوشمند رده متوسط و بالاتر
با معرفی تراشه پردازشگر SOCـه Snapdragon 8 Gen 3 از سوی شرکت Qualcomm به عنوان سریعترین تراشه پردازشگر گوشی های هوشمند اندرویدی و استفاده در گوشی های سطح بالای Samsung Galaxy S24 Ultra، Xiaomi 14 Ultra و Asus ROG Phone 8، در جهت گسترش بازار در استفاده از تراشه های سطح بالای خود ،اخیرا این شرکت اقدام به معرفی نسخه جدیدی در خانواده پردازنده های سری 8 خود کرد: Snapdragon 8s Gen 3 یا 8sG3.این تراشه در واقع حکم یک پل ارتباطی در عملکرد بین دو تراشه سطح بالای پرچمدار این شرکت یعنی Snapdragon 8 Gen 2 و Snapdragon 8 Gen 3 است تا تجربه عملکردی/امکانات کمی پایینتر از سریعترین تراشه خانواده سری 8 اما با قیمتی به مراتب مناسب تر برای بازار گوشیهای Upper Mid-Range(به عنوان بخشی از بازار که خلاء بین گوشیهای رده متوسط و پرچمدار را پر میکند) فراهم گردد.
اگرچه ترجیح Qualcomm، قیاس تراشه 8sG3 با نسخه پرچمدار خود یعنی 8G3 است اما با بررسی مشخصات و آنالیز معماری 8sG3 که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد،مشخص میشود که یک نسخه بهبود یافته از تراشه 8G2 است. بخش قابل توجهی از بلوک های سخت افزاری تراشه 8G2،حال به صورت کل یا بخشی از آنها به تراشه جدید منتقل گردیده و این فرایند به لطف بهره وری هر دو چیپ از فرایند ساخت نود TSMC 4nm(تراشه 8G3 نیز از همین فرایند ساخت بهره برده است) این عمل انتقال را برای Qualcomm بسیار آسان میکند.در مقایسه با تراشه 8G2 دو تفاوت کلیدی در تراشه 8sG3 وجود دارد:وجود یک پردازنده مرکزی(CPU) برگرفته از تراشه 8G3 و پشتیبانی رسمی تراشه از قابلیت بهره وری از ابزارهای مولد AI یا Generative AI.
برگرفته از وب سایت Anandtech
با پردازنده مرکزی 8sG3 شروع کنیم.Qualcomm از جدیدترین نسل پردازنده های Arm با هسته های پردازشگر Armv9 بهره برده است.لذا بخشی از 8sG3 متشکل از هسته های Cortex-X4 , Cortex-A720 و Cortex-A520 است.در قیاس با نسخه پرچمدار 8G3 با پیکره بندی 1/5/2،تراشه 8sG3 از پیکره بندی 1/4/3 همانند تراشه 8G2 استفاده کرده و همانطور که در چارت بالا مشخص است دارای سرعت فرکانس کاری کاهش یافته در هسته پردازشی اصلی High Performance خود،Arm’s X4 از 3.3GHz به 3GHz است و همین شرایط برای دیگر هسته های CPU آن نیز وجود دارد.با این وجود،تراشه نوظهور 8sG3 به لطف استفاده از هسته های پردازشی جدیدتر Arm،توان عملکردی بالاتری در تسک های CPU نسبت به تراشه 8G2 خواهد داشت.در واقع Qualcomm با 8sG3، به دنبال ارائه عملکرد پردازش CPU بالاتر با مصرف انرژی بهینه تر نسبت به 8G2 است.از بخش CPU تراشه SOC خارج شویم،اکثر بلوکهای عملیاتی دیگر تراشه،یا از تراشه 8G2 برگرفته شده است یا کلا از ویژگیهای نسل خانواده تراشه های 8 به ارث برده است.لذا GPU یا تراشه گرافیکی توکار 8sG3 از تکنولوژی بصری Raytracing(یک نوع بسیار پیشرفته و واقع گرایانه از نور پردازی است که فوتون های اشعه تابشی نور در مسیر حرکت مستقیم خود، در هنگام برخورد به یک شیئ،از نتیجه فعل و انفعالات آن برخورد مانند انعکاسات نور در اجسام دیگر،تجزیه نور،سایه ها و..تصویری بسیار واقع گرایانه را خلق میکند.این تکنیک که موجب یک انقلاب در گرافیک کامپیوتری گردیده است به قدرت پردازش گرافیکی بسیار بالایی نیاز دارد) با شتابدهی سخت افزاری بهره میبرد.اما همچنان تکنیک بصری global illumination(تکنیک بصری دیگری در نمایش واقع گرایانه تر نورپردازی با انعکاس نور اجسام به اجسام دیگر،که به آن نور پردازی یا روشنایی غیر مستقیم نیز گفته میشود.به عنوان نمونه،برخورد نور از یک منبع مستقیم نور به یک مبل قرمز رنگ موجوب انعکاس نور قرمز از آن مبل به دیوار مجاور آن می گردد)در انحصار تراشه پرچمدار 8G3 خواهد بود.کنترلر حافظه تراشه 8sG3 نیز کاملا همسان با 8G2 بوده و از ماکزیمم 24 گیگابایت حافظه از نوع LPDDR5X پشتیبانی میکند.
قابلیتهای پشتیبانی از ضبط تصاویر ویدیویی و کد گشایی تصویری تراشه 8sG3،همانطور که در چارت مشخص است تا حد قابل توجهی شامل یک نسخه ضعیف شده از خانواده تراشه SOC های Snapdragon 8 است.در بخش دوربین نیز Qualcomm،همچنان تاکید بر حفظ استفاده از موتور پردازش تصویری یا ISP(Image Signal Procesing) (به فرایند تبدیل یک تصویر به نوع دیجیتالی آن بواسطه انجام عملیاتی مانند افزایش روشنایی یا Brightness،نمایش عمیق تر مشکی یا Contrast،حذف نویز و.. روی آن تصویر در جهت افزایش کیفیت آن گفته میشود) 18bit Spectra سه گانه با پشتیبانی از 3 دوربین اما بدون پشتیبانی از تصاویر 8K را دارد.لذا تراشه 8sG3 امکان ضبط تصاویر ویدیویی با وضوح 4K در سرعت فریم 60fps(frame per second)را دارد که نصف سرعت فریمی است که تراشه های 8G3/8G2 پشتیبانی میکنند.ضبط تصاویر با سرعت آهسته یا Slow-mo نیز همانطور که در چارت مشخص است، تغییر یافته و گرچه وضوح ضبط تصویر به 1080P ارتقاء یافته اما ظاهرا امکان ضبط با سرعت فریم بالاتر از 240fps در این حالت محتمل نمیباشد.
عدم پشتیبانی از ضبط تصاویر 8K همچنین در بلوک پردازشی کد گشایی تصویری نیز اعمال گردیده که تنها قابلیت پشتیبانی شتابدهی سخت افزاری کد گشایی تصاویر با وضوح 4K را داراست.با این وجود،همچنان8sG3 پشتیبانی از کد گشایی کدک های تصویری AV1 و Dolby Vision HDR را داراست.
در بخش موتورهای پردازشی DSP(Digital Signal Processing) (عموما جهت انجام عملیاتهای پردازش سیگنال صوتی) و NPU(Neural Processing Unit) (موتور شتابدهنده پردازش AI یا هوش مصنوعی) ،وضعیت در تراشه 8sG3 مانند یک حالت ترکیبی است.این SOC رسما قابلیت پشتیبانی از ابزارهای مولد AI با قدرتی تا 10 میلیارد پارامتر در اندازه(parameters in size) (یک Machine Learning که انشعابی از هوش مصنوعی و علوم کامپیوتر در جهت تمرکز بر استفاده از داده ها و الگوریتم ها در جهت یادگیری و افزایش توانمندی به مانند یک انسان است،با تنظیم پارامترهای داده ها و الگوریتمها، از آنها می آموزد.این پارامترها،مدلهای آموخته شده از اطلاعات آموزشی هستند و تعداد پارامترها در یک مدل،عموما اندازه و پیچیدگی آن مدلِ مولد هوش مصنوعی را تعیین میکند.) را دارد. تراشه 8G2 ناتوان از انجام این اندازه عملیات NPU است و از این نقطه نظر، 8sG3 با 8G3 برابری میکند.با این وجود،به گفته خود Qualcomm،نسل واحد پردازشگر NPU IP(Intellectual Property) تراشه جدید متفاوت از 8G3 است.پس موافق با Qualcomm و آنچه که مشخص است،واحد پرداشگر NPU تراشه 8sG3 همان NPU IP استفاده شده در تراشه 8G2 است.با این وجود، Qualcomm به روز رسانی های نرم افزاری/فریمور (Software/Firmware) تا سخت افزاری در جهت بهبود بخش پردازشی AI تراشه 8sG3 انجام داده است.
در نهایت در بخش Network،شبکه 8sG3 یک نسخه ضعیف شده از 8G2 است.Qualcomm همچنان از مودم توکار Snapdragon X70 استفاده میکند که نسل 17 از مودمهای 5G با پشتیبانی از تکنولوژی ارتباطاتی بیسیم از نوع دو آنتن 2×2 MIMO(Multiple input,Multiple output) در باند mmWave (یا millimetre wave که باند رادیویی فرکانس 5G و در محدوده 24GHZ تا 40GHZ با سرعت انتقال داده بسیار بالاتر و برد کوتاه تر نسبت به باند sub-6G است) و چهار آنتن 4×4 MIMO در باند sub-6G ( باند رادیویی فرکانس 5G و در محدوده 1GHZ تا 6GHZ با سرعت انتقال داده پایینتر و وسعت برد بیشتر نسبت به باند mmWave) بوده و همچنان که در چارت فوق مشخص است، ماکزیمم سرعت آپلود بدون تغییر نسبت به دو تراشه دیگر،3.5Gbps است در حالیکه سرعت دانلود به نصف در سرعت 5Gbps در 8sG3 کاهش پیدا کرده است.استفاده از مودم توکار X70 به منزله پشتیبانی تراشه 8sG3 از سیستم Qulcomm’s FastConnect 7800 و متعاقبا پشتیبانی از Wi-Fi 7 در باند 2×2 MIMO و Bluetooth 5.4 است.
Snapdragon 7+ Gen 3:
شرکت Qualcomm به فاصله چند روز پس از معرفی تراشه Snapdragon 8s Gen 3، اینبار از جدیدترین عضو از خانواده تراشه های نسبتا جدید +Snapdragon 7 رونمایی کرد: Snapdragon 7+ Gen 3.این SOC نیز همانند سلف خود Snapdragon 7+ Gen 2،با امکانات و توان عملیاتی ممتاز اما با هزینه در سطح متوسط، برای بازار گوشیهای رده متوسط یا Mid-Range تا حتی Upper Mid-Range است.در واقع با معرفی این SOC و Snapdragon 8s Gen 3، دو SKU(یا Stock Keeping Unit که کد منحصر به یک محصول در جهت شناسایی بخش مرتبط،موجودی آن و میزان فروش آن میباشد) برای بخش Upper Mid-Range در محصولات Qualcomm ارائه گردیده است.
با معرفی تراشه Snapdragon 7+ Gen 2(7pG2) در سال گذشته که به بیانی،ستون برپایی SOC های خانواده +7 بود،کاملا مشخص است که تراشه جدید Snapdragon 7+ Gen 3 (7pG3) برای چه بخشی از بازار گوشیهای هوشمند در نظر گرفته شده است و خانواده SOC های +7 را میتوان پایینترین رده از تراشه های Qualcomm نام برد که از هسته پردازشگر مرکزی با عملکرد بالای Arm Cortex-X به عنوان هسته پردازشی اصلی خود بهره برده و با ارائه توان عملیاتی در کلاس گوشیهای پرچمدار در بخش عملکردی single-thread،یک خط مرزی مشخص با تراشه های SOC فاقد هسته پردازشی Arm Cortex-X مشخص میکند.
با نفوذ به عمق مشخصات تراشه Snapdragon 7+ Gen3، در نگاه اول،بنظر یک نسخه ضعیف شده از تراشه Snapdragon 8s Gen 3 است،با در نظر گرفتن فاصله زمانی کوتاه معرفی بین این دو تراشه و اینکه تراشه Snapdragon 7+ Gen 2 نیز یک نسخه ضعیف شده از تراشه Snapdragon 8+ Gen 1 بود.با سرعت فرکانس کاری پردازنده مرکزی 7pG3 در 2.8GHZ،این SOC دنباله رو تراشه های خانواده 8 با سرعت فرکانس کاری +3GHZ نبوده اما 7pG3 همچنان از سریعترین هسته های پردازشی ارائه شده توسط Qualcomm بهره میبرد.مابقی هسته های پردازشی،همچنان که در SOCـه 8sG3 مشاهده شد، در کلاستر SOCـه 7pG3، استفاده ترکیبی از تراشه های با عملکرد بالای Coretx-A720 در 4 هسته پردازشی در سرعت کلاک 2.6GHZ و تراشه کم مصرف Cortex-A520 در 3 هسته پردازشی و در سرعت کلاک 1.9GHZ.
Qualcomm راهنمایی عملکردی در مقایسه توان عملیاتی بین SOC های 7pG3 و 8sG3 ارائه نکرده است و ترجیح بر تمرکز در قیاس عملکردی با تراشه های نسل قبل است.با این وجود با مقایسه سرعت کلاک SOC ها در پیکره بندی کلاستر CPU یکسان،7pG3 قاعدتا باید 90 درصد توان عملیاتی پردازشگر مرکزی 8sG3 را ارائه دهد.در غیر اینصورت شرکت Qualcomm، خود باید بگوید که به لطف پیشرفتهای معماری SOCـه 7pG3،برتری 15 درصدی عملکردی پردازنده مرکزی آن در عملیاتهای بهره ور چند رشته ای(multi-threaded) نسبت به تراشه نسل قبل سری 7 وجود دارد.
موردی که بیشتر توجهات را از نقطه نظر پیشرفتهای عملکردی در تراشه 7pG3 جلب میکند،بخش زیر سیستم حافظه اصلی آن است که وظیفه تغذیه تراشه را دارد.تراشه قبلی Snapdragon 7+ Gen 2 از یک پیکره بندی 32 بیتی گذرگاه حافظه LPDDR5 استفاده میکرد،7pG3 با گذشتن از این محدودیت،از یک پیکره بندی 64 بیتی گذرگاه حافظه از نوع LPDDR5X که تنها محدود به تراشه های سری 8 بود بهره برده است.در نتیجه آن،7pG3 بیشتر از 2.5 برابر پهنای باند حافظه بیشتر نسبت به 7pG2 را فراهم میکند.نه تنها گذرگاه حافظه عریض تر،بلکه پیشتیبانی از LPDDR5X که قابلیت پشتیبانی تا سرعتهای LPDDR5X-8400Mbps را دارد بیانگر یک ارتقاء عظیم در زیر سیستم حافظه تراشه 7pG3 نسبت به سلف خود است.
با بهره بردن از چنین پهنای باند حافظه بالایی،عجیب نیست که Qualcomm وعده یک جهش عملکردی 45 درصدی را در GPU یا بخش پردازش گرافیکی 7pG3 نسبت به 7pG2 داده و اگرچه همانند گذشته،Qualcomm اطلاعات بیشتری از تراشه گرافیکی Adreno ارائه نداده است اما با SOC در سطح 7pG3 و تجربه عملکردی GPU تراشه های سری 7 نسلهای قبل نسبت به رقبا،Qualcomm نسبت به تراشه های رقیب،نیاز به چنین سرمایه گذاری از نقطه نظر افزایش ترانزیستورهای GPU در 7pG3 داشت.در هر حال Qualcomm متاسفانه همچنان به استراتژی آبشار مانند خود در تقسیم بندی قابلیتهای عملکردی/بصری در SOC ها ادامه داده و 7pG3 نیز از این قاعده مستثنی نیست.همچنان که تراشه 8G3 از پشتیبانی شتابدهنده سخت افزاری ray tracing و global illumination برخوردار است، و با وجود اینکه 8sG3 نیز همچنان از شتابدهی سخت افزاری ray tracing پشتیبانی میکند اما در 7pG3 پشتیبانی از هر دو ویژگی کاملا حذف شده اند.در هر حال SOCـه 7pG3 از یک تراشه گرافیکی قدرتمند برخوردار است اما با در نظر گرفتن استانداردهای امروزی یک گوشی پرچمدار/پرمیوم، 7pG3 از نقطه نظر امکانات بصری در یک GPU آخرین نسل از این نسل از SOCها خواهد بود.در هر حال Qualcomm در تراشه گرافیکی Adreno این SOC از قابلیت frame generation(افزایش نرخ فریم تا دو برابر با استفاده از مدل های AI بواسطه تشخیص فریم بعدی در یک صحنه و اضافه کردن آن به فریم رندر شده) با موتور Frame Motion نسخه 2.0 که برای اولین بار در تراشه پرچمدار Snapdragon 8 Gen 3 معرفی گردید،پشتیبانی میکند.
در بخش موتورهای پردازشی DSP / NPU ،وضعیت در تراشه 7pG3 بسیار مشابه آن چیزی است که در تراشه 8sG3 است.Qualcomm در SOC های جدید خود تمایل زیادی به تقویت ابزارهای مولد AI تا حد امکان دارد و 7pG3 نیز از generative AI models مدل پشتیبانی میکندو برای اولین بار که جنین قابلیتهایی در یک تراشه از خانواده نسل +7 مشاهده میشود.با این وجود،با مشاهده مشخصه های ارائه شده از سوی Qualcomm در موتور پردازشگر NPU استفاده شده در تراشه 7pG3،نشان از یک نسل با تغییرات قابل توجه نسبت به 7pG2 نیست و همچنان که در تراشه 8sG3 مشاهده شد،بهینه سازی یبشتر در بخش نرم افزار صورت گرفته است تا سخت افزار.
در ادامه و در بخش پشتیبانی دوربین،مشاهده میشود که تراشه 7pG3 همچنان از موتور ISP سه گانه Qualcommـه 18 بیتی Spectra اما با نسل جدیدتر آن که “cognitive” نامیده، استفاده میکند.از نقطه نظر ویژگیها و محدودیت وضوح،چیزی از نسل قبل تغییر نکرده است;ضبط ویدیویی 4K60 و عکسبرداری تا وضوح 200MP.اما در بخش قابلیتهای پردازش تصویری یا Image Processing ،پیشرفتهای خارج از دید قابل توجهی صورت گرفته است که مهم ترین آنها پشتیبانی Spectra ISP از ویژگی منحصر به فرد “semantic segmentation” (این فناوری تصویری به دوربین این قابلیت را میدهد که در یک تصویر یا فریم،عمل تقسیم بندی منظرهای تصویر،مانند چهره،مو،لباس،پس زمینه و موارد دیگر را به چندین منطقه پس از تشخیص،انجام داده و سپس هر یک از آنها را به صورت منفرد،با افزودن رنگ،جلوه،وضوح،میزان نویز و.. بهینه میکند.مانند صاف کردن پوست صورت،شارپ کردن موها،یا جلوه بیشتر به رنگ آبی آسمان در روز.فرض کنید شما یک عکس را در نرم افزار فوتوشاپ با استفاده از قابلیتهای آن بهینه میکنید.حال در دوربین یک گوشی هوشمند این عمل به صورت بلادرنگ اتفاق می افتد) است.
متاسفانه مشتاقان ضبط تصاویر ویدیویی از عدم پشتیبانی شتابدهی سخت افزاری 7pG3 از کدگشایی کدک تصویری AV1 ناخرسند خواهند شد.در هر حال پشتیبانی شتابدهی سخت افزاری از کدگشایی کدکهای تصویری VP9 و H.265 وجود دارد و AV1 همچنان در انحصار تراشه های سری Snapdragon 8 باقی خواهد ماند.با توجه به یکی بودن die silicon دو تراشه 7pG3 و 8sG3، میتوان نتیجه گرفت که محدودیت پشتیبانی AV1،عامدا یک حرکت مارکتینگی تمایز کننده هزینه/ویژگی در SOC ها از سوی Qualcomm است.
و بالاخره در بخش Network، تراشه 7pG3 یک نسخه ارتقاء یافته از 7pG2 است.با پشتیبانی از مودم توکار Snapdragon X63 که شامل پشتیبانی از هر دو باند mmWave و sub-6 میشود.ماکزیمم سرعت آپلود فرضی تراشه 5G در نرخ 3.5Gbps و سرعت دانلود نیز در نرخ 4.2Gbps است که نسب به نسل قبل کمی با نرخ 4.4Gbps کمی کندتر است.سیستم شبکه Qualcomm’s FastConnect 7800 استفاده شده در کنار مودم X63،از هر دوی WIFI7 و 2×2 MIMO در کنار نسخه Bluetooth 5.4 نیز پشتیبانی میکند.این برای اولین مرتبه است که در خانواده تراشه های سری Snapdragon 7 پشتیبانی از WIFI نسخه 7 وجود دارد.
در جمع بندی نهایی میتوان گفت که ارائه تراشه Snapdragon 8sG3 از سوی Qualcomm با هدف پر کردن خلاء بین خانواده تراشه های سری 7 و سری 8 انجام گرفته است.همچنین تراشه Snapdragon 7+ Gen 3 نیز نسخه ای با جانشینی سر راست برای Gen 2 میباشد.پیشرفت های قابل توجه سخت افزاری در دو تراشه،پهنای باند حافظه در تراشه 8sG3 و تقویت توان عملیاتی CPU و بویژه GPU در 7pG3 ،همه با بهبود 5 درصدی در مصرف انرژی همراه است.در مقایسه با نسل قبل، خانواده SOC های + 7 با ترکیبی از قابلیتهای جدید سخت افزاری و نرم افزاری ارائه شده اند اما مشخصا از نقطه نظر ویژگیها و عملکرد، به اندازه کافی فاصله با 8/8s وجود دارد تا نتوان منکر خانواده تراشه های سری 8 به عنوان بهترین SOC های این کمپانی شد.
به گفته Qualcomm هر دو تراشه در ماه های آتی عرضه خواهند شد و مطمئنا اولین مشتریان OEM،شرکتهای چینی Xiaomi،OnePlus،realme و..خواهند بود.با توجه به احیای تراشه SOCـه Exynos از سوی Samsung و استفاده از این تراشه های in-house خود حتی در گوشیهای رده بالایی مانند +Galaxy S24 و S24،حتی با وجود برتری محسوس در توان عملیاتی CPU و GPU و برتری در ویژگیها در تراشه های Snapdragon، تقاضا برای تراشه های Qualcomm خارج از مرزهای چین شاید کمی عجیب به نظر برسد.