Qual­comm bringt 5G-Chip

Mit dem ge­ra­de vor­ge­stell­ten Snap­dra­gon-855-Chip­satz sol­len Smart­pho­nes von ZTE, Xiao­mi, Onep­lus und Mo­to­ro­la im ers­ten Halb­jahr 2019 5G nut­zen.

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Mit dem ge­ra­de vor­ge­stell­ten Snap­dra­gon-855-Chip­satz sol­len Smart­pho­nes von ZTE, Xiao­mi, Onep­lus und Mo­to­ro­la im ers­ten Halb­jahr 2019 5G nut­zen.

Ein ganz be­son­de­res Ni­ko­laus­prä­sent hat­te Qual­comm am 6. De­zem­ber auf sei­nem Tech Sum­mit in Ha­waii im Ge­päck: den neu­en Chip­satz Snap­dra­gon 855, der op­ti­ma­le Vor­aus­set­zun­gen für die für 2019 prok­la-

mier­ten 5G-Net­ze bie­ten soll. Meh­re­re Han­dy­bau­er kün­dig­ten zeit­gleich 5GS­mart­pho­nes für die ers­te Jah­res­hälf­te 2019 an. Onep­lus, der fünft­größ­te Her­stel­ler von An­dro­id-Pho­nes, an­no­cier­te sein nächs­tes Flagg­schiff, das zu­nächst im ers­ten 5G-Netz Eu­ro­pas bei EE (Ever­y­thing Ever­yw­he­re) im Ver­ei­nig­ten Kö­nig­reich zum Ein­satz kom­men soll. ZTE

und Xiao­mi wol­len beim größ­ten Netz­be­trei­ber der Welt, Chi­na Mo­bi­le, mit 5GS­mart­pho­nes auf Ba­sis des 855 los­le­gen. Und für die US-ame­ri­ka­ni­schen Net­ze von AT&T und Ve­ri­zon bie­tet Mo­to­ro­la zwar kein neu­es Smart­pho­ne an; doch ein Auf­steck­mo­dul für das Mo­to Z3 soll ne­ben Qual­comms 5G-Mo­dem X50 und den nö­ti­gen An­ten­nen auch den neu­en Pro­zes­sor Snap­dra­gon 855 ent­hal­ten. Die­ser wird dem Ver­neh­men nach aber nicht zur Leis­tungs­stei­ge­rung,

son­dern le­dig­lich zur Her­stel­lung der 5G-Ver­bin­dung ge­nutzt.

Doch der Snap­dra­gon 855 kann viel mehr. Qual­comm be­tont, be­son­ders in den Be­rei­chen Kon­nek­ti­vi­tät, Leis­tungs­fä­hig­keit, künst­li­che In­tel­li­genz, Ka­me­ra und En­ter­tain­ment ent­schei­den­de Vor­tei­le ge­gen­über dem Vor­gän­ger-Chip­satz her­aus­ge­ar­bei­tet zu ha­ben.

Con­nec­tivi­ty in al­len Net­zen

Bei der Kon­nek­ti­vi­tät steht na­tür­lich 5G als ab­so­lu­ter Mei­len­stein im Fo­kus. Noch scheint au­ßer Qual­comm nur Samsung mit sei­nem Exy­nos-5100-Mo­dem Ge­rä­te der 5. Ge­ne­ra­ti­on vor­zu­be-

rei­ten. Qual­comm er­gänzt hier­zu den 855-Chip­satz um das X50-Mo­dem, das die kom­pli­zier­ten Si­gna­le zur 5G-Über­tra­gung be­rech­net. In­ter­es­san­te De­tails: Um die eta­blier­ten Mo­bil­funk­stan­dards ein­schließ­lich 4G nut­zen zu kön­nen, hat der 855er noch ein X24-Mo­dem ein­ge­baut, das un­ab­hän­gig vom X50 funk­tio­niert. Der Snap­dra­gon 855 kann al­so auch als Stand-alo­ne-Chip­satz für Smart­pho­nes oh­ne 5G die­nen.

Die Zu­sam­men­ar­beit der bei­den Mo­dems in­klu­si­ve des Über­gangs von ei­ner Mo­bil­funk­zel­le zur an­de­ren (Han­do­ver) und dem da­bei oft nö­ti­gen Stan­dard­wech­sel er­for­dert kom­pli­zier­te Soft­ware – eben­so wie die even­tu­ell ge­nutz­ten As­sis­te­dTech­ni­ken, wo ein eta­blier­ter Stan­dard ge­nutzt wird, um mas­si­ve Da­ten­über­tra­gun­gen über ei­nen auf­wen­di­ge­ren oder schwe­rer zu be­herr­schen­den Stan­dard zu steu­ern. Die Soft­ware wird es nur für die Kom­bi­na­ti­on Snap­dra­gon

855 und X50 ge­ben, so­dass die­se bis auf Wei­te­res den Stan­dard für 5G von Qual­comm stel­len wird.

90 Pro­zent mit 2 Gi­ga­bit/s

We­gen ih­rer Leis­tungs­fä­hig­keit enorm at­trak­tiv, aber tech­nisch schwer be­herrsch­bar sind die Sub-6-GHz-Fre­quen­zen mit Band­brei­ten um 100 MHz und die so­ge­nann­ten Mil­li­me­ter-Wel­len (mmWa­ve) um 30 GHz mit Band­brei­ten um 800 MHz. Die sind in Deutsch­land im Zu­ge der Dis­kus­si­on um die Ver­stei­ge­rungs­mo­da­li­tä­ten ins Licht der Öf­fent­lich­keit ge­rückt. Mit der bis­her ge­nutz­ten Tech­nik wer­den un­ter sehr gu­ten Be­din­gun­gen Über­tra­gungs­ra­ten von 200 bis 300 Mbit/s von theo­re­tisch mög­li­chen 1 Gbit/s er­reicht – meist aber nur ein Bruch­teil da­von. Mit dem 855er-Chip­satz sol­len „in ent­spre­chend aus­ge­bau­ten Ge­bie­ten 2 Gi­ga­bit/s bei 90 Pro­zent der 5G-Netz­be­trei­ber mög­lich sein“, er­läu­tert Dur­ga Mal­la­di, Se­ni­or Vi­ze­pre­si­dent 4G/5G von Qual­comm. Dies ist auch da­durch mög­lich, weil der Chip bis zu sie­ben Bän­der für ei­ne Über­tra­gung selbst bei 4G gleich­zei­tig nut­zen kann, was in der Fach­spra­che 7x Car­ri­er Ag­gre­ga­ti­on oder ein­fach 7x CA heißt.

Un­ter 10 Mil­li­se­kun­den La­tenz­zeit stel­len bei 5G zu­dem die bis­her von Mo­bil­funk und Fest­netz ge­wohn­ten Ver­zö­ge­run­gen in den Schat­ten, ehr­gei­zi­ge Ga­mer wer­den da auf­hor­chen. Ne­ben dem Snap­dra­gon-855-Chip­satz als Pro­zes­sor und dem X50-Mo­dem zur Si­gnal­auf­be­rei­tung braucht ge­ra­de die mmWa­ve-Tech­nik noch ge­eig­ne­te Hoch­fre­quenz-Ver­stär­ker und An­ten­nen. Die­se bie­tet Qual­comm un­ter dem Na­men QTM052 als in­te­grier­te Mo­du­le an. In ei­nem ty­pi­schen 5G-Smart­pho­ne sol­len vier die­ser Mo­du­le ste­cken, die die Mehr­an­ten­nen-Tech­nik MIMO mit mo­der­nen Funk­über­tra­gungs­ver­fah­ren wie Beam-For­ming, Beam-Stee­ring und Beam-Tracking un­ter­stüt­zen. Die gro­ße An­zahl an An­ten­nen­ver­stär­ker-Mo­du­len ist nö­tig, um die Über­tra­gung auf­recht­zu­er­hal­ten, wenn ein Teil von ih­nen durch die Hand des Nut­zers ab­ge­deckt ist. mmWa­ves re­agie­ren sehr emp­find­lich auf Ab­schat­tun­gen. Auf dem Qual­comm Tech Sum­mit de­mons­trier­te Samsung mit ei­ner 4K-Vi­deo­über­tra­gung von ei­ner 5G-Zel­le über ei­nen Smart­pho­ne-Pro­to­ty­pen auf ei­nen Fern­se­her, dass ei­ne sta­bi­le mmWa­ve-Über­tra­gung mit die­ser Tech­nik mög­lich ist. Es gibt Hin­wei­se dar­auf, dass es sich bei die­sem Ge­rät um ein Vor­se­ri­en­mus­ter des S10 han­deln könn­te.

Deut­lich schnel­le­res WLAN

Auch bei Wi-Fi kön­nen die neu­en Smart­pho­nes ei­nen Sprung nach vor­ne ma­chen. Da wä­re et­wa die si­mul­ta­ne Nut­zung des 2,4- und des 5-GHz-Ban­des zu nen­nen. Da­mit ent­fällt zu­künf­tig die nach Mur­phys Ge­setz meist so­wie­so fal­sche Ent­schei­dung für ei­nen Stan­dard, im bes­ten Fall wird die Band­brei­te bei­der Ka­nä­le ge­mein­sam ge­nutzt. Zu­dem be­herrscht das neue Chip-Ge­spann 2x2 MU-MIMO, bei dem vom Smart­pho­ne zwei Funk­ver­bin­dun­gen gleich­zei­tig zum WLAN-Rou­ter auf­ge­baut wer­den. Da­mit kön­nen im Ide­al­fall an ei­nem

Noch scheint au­ßer Qual­comm nur Samsung mit sei­nem Exy­nos5100-Mo­dem Ge­rä­te der 5. Ge­ne­ra­ti­on vor­zu­be­rei­ten.

Qual­comm gibt für den Snap­dra­gon 855 ei­nen Zu­wachs von 45 Pro­zent ge­gen­über dem Vor­gän­ger 845 für die Sys­tem­leis­tung an.

8x8-Rou­ter mit acht An­ten­nen vier Ge­rä­te gleich­zei­tig mit dop­pel­ter Band­brei­te ver­sorgt wer­den, das Gan­ze nennt sich dann 8X8 Soun­ding. In Ha­waii konn­te Qual­comm de­mons­trie­ren, wie Smart­pho­nes, die die­se Tech­nik un­ter­stüt­zen in ei­nem stark aus­ge­las­te­ten WLANNetz pro­fi­tie­ren und ei­nen 4K-Vi­deo-Stream flüs­sig un­ter Be­din­gun­gen ab­spiel­ten, wo an­de­re Smart­pho­nes ins Sto­cken ge­ra­ten.

Im­men­ser Leis­tungs­sprung

Ein we­sent­li­ches Merk­mal neu­er High-End-Chip­sat­zGe­ne­ra­tio­nen ist na­tür­lich die ge­stei­ger­te Re­chen­leis­tung. Qual­comm gibt für den Snap­dra­gon 855 ei­nen Zu­wachs von 45 Pro­zent ge­gen­über dem Vor­gän­ger 845 im Be­reich der Sys­tem­leis­tung an und be­zieht sich da­bei auf Ap­pli­ka­tio­nen, die auf nur ei­nem Re­chen­kern lau­fen. Die ho­he Per­for­mance er­reicht der Acht­kern-Pro­zes­sor auch durch ei­ne Ab­kehr von der bis­her üb­li­chen big.LITT­LE-Ar­chi­tek­tur, bei der vier leis­tungs­schwa­che, nied­rig ge­tak­te­te Ker­ne ein­fa­che Auf­ga­ben über­neh­men und bei er­höh­tem Be­darf auf vier hoch ge­tak­te­te, auf­wen­di­ge­re Pro­zes­sor­ker­ne um­ge­schal­tet wird.

Die Leis­tungs­brin­ger hat Qual­comm bei der Kryo 485 ge­tauf­ten Re­chen­ein­heit wei­ter seg­men­tiert. Ein mit 2,84 Gi­ga­hertz ge­tak­te­ter Pri­me Co­re bringt be­son­ders ho­he Re­chen­power, was vor al­lem Auf­ga­ben zu­gu­te kommt, die sich nicht auf meh­re­re Ker­ne ver­tei­len las­sen. Drei wei­te­re mit je­weils 2,42 GHz ge­tak­te­te Per­for­mance-Co­reRe­chen­ein­hei­ten kom­plet­tie­ren die High-Power-Sek­ti­on, ein­fa­che Auf­ga­ben über­neh­men vier 1,8-GHz-Ef­fi­ci­en­cy-Co­res. Zur wei­te­ren Stei­ge­rung hat Qual­comm das Fens­ter ver­grö­ßert, in­ner­halb des­sen Be­feh­le aus dem Pro­gramm­code ei­ner App an­ders an­ge­ord­net wer­den kön­nen, um sie schnel­ler aus­füh­ren zu kön­nen (Out-of-Or­der Exe­cu­ti­on). Qual­comm selbst be­zeich­net den Leis­tungs­sprung zwi­schen 855 und 845 als den größ­ten, den es je­mals in der Ge­schich­te der Snap­dra­gon-Pro­zes­so­ren ge­ge­ben hat.

Bei der Gra­fik­ein­heit Na­mens Ad­re­no 640 re­kla­miert Qual­comm ei­ne Leis­tungs­stei­ge­rung von 20 Pro­zent und be­tont, dass die neue GPU die ers­te ist, die Vul­kan 1.1 un­ter­stützt. Das ist ei­ne Gra­fik­schnitt­stel­le die deut­lich Hard­ware-nä­he­re Pro­gram­mie­rung zu­lässt als das bis­her üb­li­che OpenGL.

Ei­ne wich­ti­ge Funk­ti­ons­grup­pe für kom­ple­xe ma­the­ma­ti­sche Be­rech­nun­gen, wie sie et­wa für Spie­le und Mo­dem-Funk­tio­nen ge­braucht wer­den, ist na­tür­lich der Di­gi­ta­le Si­gnal­pro­zes­sor (DSP), der im Snap­dra­gon 855 He­xa­gon 690 heißt. Er soll bei ein­fa­chen Be­rech­nun­gen mit Zah­len (Ska­la­ren) 20 Pro­zent mehr, bei der

Be­rech­nung mit Vek­to­ren so­gar die dop­pel­te Leis­tung brin­gen. Neu da­zu­ge­kom­men ist ei­ne Ein­heit zur Be­schleu­ni­gung von Ten­sorBe­rech­nun­gen. Die ein­fachs­ten Ten­so­ren ne­ben den Ska­la­ren und Vek­to­ren sind Ma­tri­zen, die vie­le noch aus der Be­rech­nung von Glei­chungs­sys­te­men mit meh­re­ren Un­be­kann­ten in mehr oder min­der an­ge­neh­mer Er­in­ne­rung ha­ben. Die­se Ein­heit und die in an­de­ren Be­rei­chen er­reich­ten Pe­for­man­ce­zu­wäch­se sol­len auch be­son­ders im Be­reich der künst­li­chen In­tel­li­genz (AI; Ar­ti­fi­ci­al In­tel­li­gence) ih­re Vor­tei­le aus­spie­len.

Künst­li­che In­tel­li­genz

Auf ei­ne ei­ge­ne, spe­zia­li­sier­te Re­chen­ein­heit für künst­li­che In­tel­li­genz ver­zich­tet Qual­comm. Statt­des­sen set­zen die Ame­ri­ka­ner auf die Tat­sa­che, dass in vie­len der an­de­ren Chip-Baustei­ne be­reits ge­nau die Fä­hig­kei­ten ste­cken, die für KI ent­schei­dend sind. So pro­fi­tie­ren KIPro­gram­me von der um 50 Pro­zent ge­stei­ger­ten An­zahl an arith­me­tisch-lo­gi­schen Ein­hei­ten, die im Ad­re­no640-Gra­fik­pro­zes­sor ste­cken und für ganz ein­fa­che Ver­knüp­fun­gen zu­stän­dig sind. Denn ge­nau die­se sind in gro­ßer An­zahl für KI ge­fragt.

Auch die Ten­sor-Re­chen­ein­heit und die ge­stei­ger­te Re­chen­leis­tung bei Vek­to­ren und Ska­la­ren im Si­gnal­pro­zes­sor He­xa­gon 690 kom­men der KI sehr zu­gu­te. Und selbst der 8-Kern-Haupt­pro­zes­sor trägt mit den neu ein­ge­führ­ten Dot-Pro­duct-In­struc­tions ei­ne für die bei KI häu­fig vor­kom­men­den Vek­tor-Rech­nun­gen wich­ti­ge Funk­ti­on bei. Ins­ge­samt soll sich da­mit ei­ne Re­chen­leis­tung von über 7 TOPS (Te­ra Ope­ra­ti­ons Per Se­cond : Bil­lio­nen Be­feh­le pro Se­kun­de) er­ge­ben. Qual­comm nimmt da­mit in An­spruch, sei­ne bis­he­ri­ge Leis­tung vom Snap­dra­gon 845 im 855 ver­drei­facht zu ha­ben. Ge­gen­über ei­nem nam­haf­ten Mit­be­wer­ber – ver­mut­lich Hua­wei – will man nun dop­pelt so schnell sein. Das be­deu­tet, dass Qual­comm bis­her lang­sa­mer war, was auch der Ein­schät­zung von con­nect ent­spricht.

In­tel­li­gen­te Ka­me­ra

Ne­ben den üb­li­chen Ver­bes­se­run­gen in der Per­for­mance bringt das neue Ka­me­ra-In­ter­face Spec­tra 380 auch neue Ei­gen­schaf­ten und Fä­hig­kei­ten mit – dar­un­ter fal­len ei­ni­ge un­ter den Be­griff „ma­schi­nel­les Se­hen“(Com­pu­ter Vi­si­son, CV). So kann man nun mit der Ka­me­ra

Das neue Ka­me­raIn­ter­face Spec­tra 380 in­te­griert Funk­tio­nen, was zwi­schen 50 und 75 Pro­zent Ener­gie ein­spa­ren soll.

Ge­gen­stän­de er­fas­sen und sich ver­gleich­ba­re Sa­chen im In­ter­net zum Kauf su­chen las­sen. Shop­ping-Süch­ti­ge sei­en ge­warnt. Zu­dem soll die Ka­me­ra die Er­fas­sung von sechs Frei­heits­gra­den in der Po­si­ti­on des Smart­pho­nes nut­zen kön­nen, um et­wa Räu­me oder Or­te zu ver­mes­sen. Auch las­sen sich meh­re­re Ob­jek­te in­ner­halb ei­ner Vi­deo­se­quenz er­ken­nen und ver­fol­gen und ein Bild in Seg­men­te tei­len.

Wo­zu das gut ist? Die Ka­me­ra kann et­wa Per­so­nen in Echt­zeit er­ken­nen und den Hin­ter­grund per Bo­keh ver­wi­schen oder so­gar ganz aus­tau­schen. Die­se Fä­hig­keit spielt sie bei Vi­de­os mit bis zu 60 Bil­dern pro Se­kun­de aus. Auch lässt sich in ei­nem Teil ei­nes Films die Be­we­gung an­hal­ten, wäh­rend im Rest al­les wei­ter­geht.

Vie­le die­ser Fä­hig­kei­ten lie­ßen sich zwar schon auf der letz­ten Chip­satz-Ge­ne­ra­ti­on rea­li­sie­ren, doch nur un­ter Zu­hil­fe­nah­me von CPU, GPU und DSP. Durch die In­te­gra­ti­on die­ser Funk­tio­nen in das Ka­me­ra-In­ter­face sol­len nun zwi­schen 50 und 75 Pro­zent Ener­gie­ein­spa­rung mög­lich sein.

Für Vi­deo­auf­nah­men bie­tet das Spec­tra 380 die zwei­te Ge­ne­ra­ti­on von HDR. Mit HDR10+ sor­gen ein er­wei­ter­tes Farb­spek­trum, ei­ne grö­ße­re Dy­na­mik in der Hel­lig­keit bei gleich­zei­tig fein­stu­fi­ge­rer Auf­lö­sung für deut­lich ge­stei­ger­te Qua­li­tät der 4K-Vi­de­os.

Da­mit die vie­len neu­en Mög­lich­kei­ten beim Fo­to­gra­fen zu kei­nen fal­schen Ent­schei­dun­gen füh­ren, un­ter­stützt Qual­comm ne­ben JPEG und RAW das Bild­for­mat HEIF (High Ef­fi­ci­en­cy Image Fi­le For­mat). Mit die­sem las­sen sich Bil­der, Burst-Bil­der, Tie­fen­in­for­ma­tio­nen, RAWDa­ten, Vi­de­os und mehr in ei­ner Bild­da­tei spei­chern. Da­mit kann der Fo­to­graf nach­träg­lich ent­schei­den, in wel­cher Form ei­ne ein­zel­ne Auf­nah­me ab­ge­bil­det wer­den soll.

Dank der bis­her in der Halb­lei­ter-Fer­ti­gung kleinst­mög­li­chen 7-Na­no­me­ter-Tech­nik ist der Snap­dra­gon 855 klei­ner als ei­ne 1-Cent-Mün­ze.

Ne­ben dem hoch­in­te­grier­ten Snap­dra­gon 855 und dem X50-Mo­dem braucht ein 5G-Smart­pho­ne vie­le an­de­re Halb­lei­ter-Funk­ti­ons­blö­cke.

Be­reit für die Zu­kunft: Der Snap­dra­gon 855 macht Smart­pho­nes 5G-fä­hig.

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