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Neue Qualcomm Snapdragon 888 5G Plattform setzt auf signifikante Verbesserungen bei Kamera- und AI-Features

Aus 875 wird 888 - Pünktlich zum Jahresfinale präsentiert Qualcomm seinen neuen Top-Chip der die Spitzen-Phones des kommenden Jahres 2021 zu Höchstleistungen treiben soll. Ein integriertes 5G-Modem, aber auch mehr Leistung für Kamera, CPU, GPU und vor allem AI geben den Herstellern neuen Spielraum bei der Entwicklung ihrer Flagship-Smartphones. Hier eine umfassende Übersicht aller neuen Features des neuen Handy-Chips.
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Qualcomm Snapdragon 888 5G

Rund ein Jahr ist es nun her, dass der US-Amerikanische Halbleiterhersteller mit dem Snapdragon 865 seinen letzten Highend-Chip gelauncht hat. Mit dem brandneuen Snapdragon 888 bricht Qualcomm erstmals mit seiner bisherigen Namensgebung (865, 855, 845,...). Die 8 in der Modellbezeichnung die den Chip jeweils als Vertreter der obersten Leistungsklasse auswies wird nunmehr verdreifacht um dem neuen Chip sozusagen bereits namentlich zum Über-Premium-SoC zu küren.

Mit dem Schritt von 7 auf 5 Nanometer sind fertigungsbedingt Leistungszuwächse im zweistelligen Prozentbereich zu erwarten und auch die Energieeffizienz des Chips sollte sich im zweistelligen Bereich verbessern. Darüber hinaus verspricht Qualcomm zahlreiche Verbesserungen, allen voran bei der Kamera und bei den AI-Fahigkeiten des neuen Chips.

Erste Smartphones auf Basis der neuen Snapdragon 888 SoC sollen bereits im ersten Quartal 2021 auf den Markt kommen.

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Übersicht der Key-Features

Während der Snapdragon 865 noch auf ein beigestelltes 5G-Modem zurückgreifen musste, hat Qualcomm das neue X60 Modem-RF-System in den Chip integriert. Das Modem wurde bereits Anfang 2020 vorgestellt und basiert, wie nunmehr der gesamte 888-Chip, auf der 5-Nanometer-Fertigungstechnologie. Mit dem X60-Modem kommt auch das Qualcomm FastConnect 6900 System in den neuen Chip, der damit über WiFi 6 und WiFi 6E (6 GHz) und Bluetooth-5.2-Funktionalität verfügt.

In Sachen Bildverarbeitung setzt Qualcomm im neuen Snapdragon 888 auf den Spectra 580 CV-ISP, dem weltweit ersten Triple-Bildverarbeitungsprozessor. Damit können zukünftig drei Kameramodule simultan verarbeitet werden, was dem User völlig neue Optionen bei Bild- und Videoaufzeichnung sowie Nachverarbeitung und Schnitt ermöglichen soll.

Beim Grafikprozessor löst die Qualcomm Adreno 660 GPU die 650 im Vorgänger ab und soll rund 35% schnelleres Bildrendering bei einer Effizienzsteigerung von rund 20% ermöglichen. Für AI-Applikationen steht die Hexagon 780 Recheneinheit bereit, die durch eine Zusammenlegung der Scalar-, Tensor- und Vector-Recheneinheiten eine ungemeine Beschleunigung hinsichtlich internen Datenaustausches erfährt. Im Vergleich zum Vorgänger will Qualcomm zudem die Leistung Pro Watt um den Faktor 3x verbessert haben.

Kryo 680 CPU
Kryo 680 CPU
Neue 5nm CPU-Architektur
Neue 5nm CPU-Architektur

Ebenso Verbesserungen erhält der Qualcomm Sensing Hub, der Qualcomm Security Processor (isoliertes OS für einzelne Apps, instant switch zwischen isolierten Systemen) sowie die Kryo 680 CPU-Einheit. Die Kryo 680 CPU gleicht bei der grundsätzlichen Struktur (ein Prime-Core mit 2,84 GHz, drei Performance-Cores mit 2,4 GHz und 4 Efficiency-Cores mit 1,8 GHz) ihrem Vorgänger, der Kryo 585, basiert aber auf einer neuen Architektur. Insgesamt soll die CPU damit einen Performancezuwachs von 25% bei einer Steigerung der Effizienz um ebenso 25% im Vergleich zum Vorgänger erreichen.

Die Qualcomm AI Engine, sprich der Verbund aus Adreno GPU, Hexagon Prozessor, dem Sensing Hub und der Kryo CPU soll nun bis zu 26 TOPS schaffen. Im Vergleich zum Vorgänger SD 865 bedeutet das beinahe eine Verdoppelung (15 TOPS).

Informationen zur TDP des Chips oder aber zur Chipgröße (X60-Modem nunmehr integriert) stellt Qualcomm bislang nicht zur Verfügung.

Kamera - Spectra 580 Triple-ISP steuert drei Kameramodule parallel

Qualcomm zählt den Triple-ISP Spectra 580 mitunter zu den wichtigsten Features des neuen Snapdragon 888 SoC. Damit wird es möglich, die Bild- oder Videodaten dreier Kameramodule (3x 4K HDR oder 3x 28 Megapixel) parallel zu verarbeiten, etwa der Hauptkamera, einer zusätzlichen Weitwinkel-Kamera und einer weiteren Linse mit Zoom. Dank der parallelen Datenverarbeitung kann etwa der Wechsel von einem Kameramodul zu einem anderen (Zoom) praktisch nahtlos erfolgen.
Qualcomm nennt eine Datenrate von 2,7 Gigapixel pro Sekunde die der neue Spectre 580 ISP schafft, das ist eine Verbesserung um 35% im Vergleich zum Vorgänger Spectra 480 (2 Gigapixel). Dank dieser enormen Datenrate wird es auch erstmal möglich sein, bis zu 120 Bilder per Sekunde bei maximaler Auflösung festhalten zu können. Auch die Low-Light-Performance will Qualcomm erheblich verbessert haben. Aufnahmen sollen nun sogar bei nur mehr 0,1 Lux möglich sein, das entspricht in etwa der Helligkeit in einer Vollmond-Nacht.

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Qualcomm Spectra 580 - Worlds first Triple ISP
Qualcomm Spectra 580 - Worlds first Triple ISP
Staggered HDR
Staggered HDR
Gleichzeitige Verarbeitung dreier Foto- bzw. Videodatenströme
Gleichzeitige Verarbeitung dreier Foto- bzw. Videodatenströme
Computational HDR
Computational HDR
120 Fps Aufnahme und Wiedergabe
120 Fps Aufnahme und Wiedergabe

Qualcomms Spectra 580 ISP wird auch kommende "Staggered HDR" Bildsensoren unterstützen. Vereinfacht dargestellt werden hier finale Bilder aus drei Einzelbildern mit unterschiedlicher Belichtung zusammengesetzt, mit dem Ziel besonders eine besonders breite Farbdynamik zu erreichen. Diese Technik kann sowohl bei Bildern als auch bei Videos (4K with "computational" HDR) angewendet werden. Außerdem ermöglicht der Spectra 590 ISP auch die Aufnahme von Fotos mit 10-bit im HEIF-format.

Auch AI soll bei den Highend-Smartphonekameras der Zukunft eine noch wichtigere Rolle spielen. Qualcomm nennt hier etwas eine basierend auf AI erfolgenden Autofokus, Autobelichtung oder automatischen Weißabgleich. Dazu müssen Bildinhalte zuerst per AI erkannt werden um in Folge innerhalb von Sekundenbruchteilen automatisch die nötigen Anpassungen vor der Bildaufnahme durchführen zu können.

mobile Gaming - Variable Rate Shading schafft neue Ressourcen für Publisher

Auch im Bereich mobile Gaming verspricht Qualcomm einige Verbesserungen. Die neue Adreno 660 GPU soll nicht weniger als den bisher größten Sprung in ihrer bisherigen Entwicklungsgeschichte vollzogen haben: +35% mehr Leistung bei 20% verbesserter Effizienz im Vergleich zum Vorgänger Adreno 650. 

“Game Quick Touch” soll die Response Time bei Toucheingabe merklich verbessern. Der Vorteil zu bisherigen Lösungen soll bei 60 Fps rund 20%, bei 90 Fps rund 15% und bei 120 Fps rund 10% betragen.

Game Quick Touch
Game Quick Touch
Variable Rate Shading
Variable Rate Shading

Spannend für Entwickler präsentiert sich “Variable Rate Shading”. Das Prinzip beruht darauf, Bereiche mit niedrigerer Detailstufe die für das Spielgeschehen sekundär sind, mit einer niedrigeren Auflösung zu rendern. Auch hier spielt AI eine wesentliche Rolle bei der Erkennung von Bildinhalten. Mit Variable Rate Shading sollen bis zu 30% an Leistungsressourcen eingespart werden können, die, so Qualcomm, von Enwicklern für komplexere Inhalte genutzt werden können.

AI - deutlich mehr Leistung, bessere Effizienz und Always-On AI-Funktionen

Bereits bei den Vorgänger-Chips sprach Qualcomm von der enormen Wichtigkeit von AI-Funktionalitäten für aktuelle und zukünftige Smartphone-Hardware. Qualcomms aktueller Snapdragon 888 SoC integriert nunmehr die 6. Generation der Qualcomm AI Engine. Herzstück der AI-Berechnung ist der Hexagon 780 Prozessor, der nunmehr die Tensor-, Vector- und Scalar-Berechnungseinheiten miteinander verschmilzt. Spezielle Anwendungen, die auf den Austausch von Daten zwischen den Kernen angewiesen sind, sollen so von dem um den Faktor 1000x beschleunigten Durchlauf profitieren.
Auch bei den Berechnungseinheiten selbst will Qualcomm verbessert haben, etwa bis zu 50% mehr Leistung bei den Scalar-Cores, die Tensor-Cores sollen nunmehr die doppelte Berechnungskapazität im Vergleich zum Vorgänger aufweisen. Alle Verbesserungen zusammen sollen die Effizienz des Hexagon-Prozessors extrem verbessert haben, Qualcomm nennt hier bis zu 3x die Performance des Vorgängers pro Watt Energieaufnahme.

6. Gen. Qualcomm AI Engine
6. Gen. Qualcomm AI Engine
Hexagon 780 Prozessor
Hexagon 780 Prozessor
Performance AI Engine
Performance AI Engine

Der Qualcomm Sensing Hub integriert nunmehr einen speziellen low-power AI-Prozessor, der speziell Allways-On-Tasks bedient und damit den Hexagon Prozessor entlasten kann. Als mögliche Anwendungsszenarien sieht Qualcomm die Erkennung von Hintergrundgeräuschen, generelle Aktivitätserkennung, Erkennung von Unfällen, Erkennung von Erdbeben,... usw. Unter der Bezeichnung Qualcomm AI Engine direct bietet Qualcomm zudem eine einheitliche Schnittstelle (API) für Entwickler, um die AI Funktionen der Snapdragon 888 bestmöglich nutzen zu können.

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J. Simon Leitner
J. Simon Leitner - Founder, COO - 740 Artikel auf Notebookcheck veröffentlicht seit 2005
Seit Commodore C64 und Atari 1040ST sind Computer fester Bestandteil meiner täglichen Aktivitäten. Nach meinem Studium an der TU-Wien widmete ich mich ab 2006 als Mitbegründer vollends dem Projekt Notebookcheck. Es folgte der Aufbau eines Online-Mediums, welches mittlerweile in 14 Sprachen publiziert. Neben neuen Technologien, im speziellen Elektromobilität und Umwelttechnik, gilt mein Interesse auch der Architektur und Bautechnik.
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Autor: J. Simon Leitner,  2.12.2020 (Update: 12.03.2021)