Due anni fa, Google ha presentato Tensor, il suo primo SoC personalizzato per smartphone. Grazie a una partnership duratura con la divisione semiconduttori di Samsung e il suo stesso talento ingegneristico, siamo attualmente giunti al Tensor di seconda generazione, l’ultimo dei quali alimenta la serie Pixel 7. Anche se il progetto riceve alcune critiche per la sua mancanza di prestazioni assolute di alto livello a favore dell’intelligenza artificiale, non c’è dubbio sul successo dei recenti modelli Pixel.
Tensor ha permesso a Google di sfruttare la sua esperienza nel campo dell’intelligenza artificiale e creare esperienze nuove di zecca che altrimenti sarebbero impossibili, che sono diventate fondamentali per l’identità di Pixel. Grazie a una fonte all’interno di Google, sono trapelate molte informazioni sulla prossima serie di telefoni Google Pixel 8, nonché sul SoC che li alimenterà: Tensor G3 (nome in codice zuma). Vediamo di che si tratta
Tensor G3 vanta CPU più moderne
Tensor G2 era un chipset piuttosto poco entusiasmante in termini di prestazioni della CPU. Al momento del rilascio, tutti i core erano già indietro di due generazioni rispetto alla concorrenza. L’unico vero cambiamento rispetto al chip di prima generazione è stato un aggiornamento di fascia media del core Cortex-A76 piuttosto arcaici, a un Cortex-A78 più adatto. Il chip ha mantenuto l’insolito layout del core 4+2+2, mentre la maggior parte degli altri fornitori di chip ha utilizzato un layout 4+3+1 con un singolo grande core.
Con Tensor G3, Google sta finalmente inserendo core più aggiornati nel chip. L’intero blocco della CPU è stato riprogettato per utilizzare un core ARMv9. Anche il layout di base è stato modificato: è sparita l’insolita configurazione 4+2+2 e al suo posto Google ne ha inserita un’altra.
Il Tensor G3 presenterà nove core della CPU: quattro piccoli Cortex-A510, quattro Cortex-A715 e un singolo Cortex-X3, il tutto aumentando le frequenze rispetto alle generazioni precedenti. Ciò dovrebbe portare a un notevole aumento delle prestazioni e dovrebbe far sì che il Tensor G3 corrisponda alle prestazioni degli altri SoC di punta del 2022 (anche se rimarrà indietro rispetto ai chip che utilizzano i core ARMv9.2 appena annunciati). Dovremo vedere se le soluzioni di raffreddamento del Pixel 8 sono in grado di gestire tutti questi core di grandi dimensioni mentre funzionano a piena potenza.
| Tensore G3 (zuma) | Tensore G2 (gs201) | Tensore (gs101) | |
| Grandi nuclei | 1 Cortex-X3 a 3,0 GHz | 2x Cortex-X1 a 2,85 GHz | 2x Cortex-X1 a 2,8 GHz |
| Core medi | 4 Cortex-A715 a 2,45 GHz | 2 Cortex-A78 a 2,3 GHz | 2 Cortex-A76 a 2,25 GHz |
| Piccoli nuclei | 4 Cortex-A510 a 2,15 GHz | 4 Cortex-A55 a 1,8 GHz | 4 Cortex-A55 a 1,8 GHz |
Il passaggio ad ARMv9 consente inoltre a Google di implementare nuove tecnologie di sicurezza. Il Pixel 8 sarà dotato di Memory Tagging Extensions (MTE) di Arm, che può prevenire alcuni attacchi basati sulla memoria. Altri telefoni supportano già MTE nell’hardware ma non lo hanno abilitato in Android. Il bootloader di Pixel 8 sembra essere il primo a implementare questa interfaccia.
Ovviamente, il cambiamento principale con ARMv9 è il passaggio all’esecuzione del codice solo a 64 bit. Sebbene i dispositivi Tensor G2, come la serie Pixel 7, abbiano già abbandonato il supporto per le app legacy a 32 bit, mantengono le librerie a 32 bit integrate (oltre ai core compatibili con 32 bit). Questo sta cambiando con Pixel 8; il telefono verrà spedito esclusivamente con binari a 64 bit. Tuttavia, non è chiaro se i core Cortex-A510 siano configurati con il supporto AArch32. In ogni caso, Pixel 8 offrirà agli utenti un’esperienza solo a 64 bit.
Grafica ray-tracing integrata
La grafica è sempre stata al centro della gamma Tensor di Google, anche se l’ultimo Tensor G2 non supera i benchmark delle prestazioni. La massiccia configurazione Mali-G78 a 20 core del Tensor originale (su un massimo di 24 core) ha surclassato lo Snapdragon 888 di Qualcomm e l’Exynos 2100 di Samsung, ma è stata rapidamente surclassata dai modelli più recenti. Tuttavia, la grafica robusta è utile per le applicazioni di rete neurale che funzionano in modo più efficiente su una GPU rispetto al TPU di Google.
Sebbene Google sia passato a un Mali-G710 più recente, i benchmark Tensor G2 hanno mostrato che la configurazione a sette core forniva solo prestazioni sostenibili migliori piuttosto che un aumento tangibile delle prestazioni grafiche. Tensor G3 nel Pixel 8 correggerà questo problema con un prevedibile aggiornamento all’Arm Mali-G715 .
| Tensore G3 (zuma) | Tensore G2 (gs201) | Tensore (gs101) | |
|---|---|---|---|
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Modello principale della GPU
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Mali-G715 (Immortale)
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Mali-G710
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Mali-G78
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Conteggio dei nuclei
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10
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7
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20
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Frequenza (shader)
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890 Mhz
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848 Mhz
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848 Mhz
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Non è ancora chiaro il numero esatto di core, vari dettagli di configurazione hardware che ho ottenuto suggeriscono una configurazione MP10 (dieci core). Ciò renderebbe la GPU la variante “Immortalis” del G715, completa di funzionalità di ray-tracing.
Il primo chip per smartphone con codifica AV1
Il Google Tensor di prima generazione utilizzava un’architettura ibrida per i suoi acceleratori video; utilizzava un blocco IP generico Samsung Multi-Function Codec (MFC), lo stesso dei chip Exynos, ma aveva il supporto AV1 esplicitamente escluso. È qui che è entrato in gioco il blocco di decodifica video hardware “BigOcean” personalizzato di Google. “BigOcean” supporta la decodifica video fino a 4K60 AV1. Tensor G2 ha lasciato per lo più invariato il blocco hardware, mantenendo le stesse capacità di decodifica.
Tensor G3 aggiorna finalmente il blocco video. Innanzitutto, il blocco MFC ora supporta la decodifica/codifica video 8K30 in H.264 e HEVC (le altre configurazioni rimangono invariate). È importante notare che, al momento, una speciale versione interna di Google Camera utilizzata per testare la serie Pixel 8 non supporta la registrazione di video 8K ed è improbabile che lo faccia mai. I pixel già lottano con le termiche durante la registrazione in 4K, per non parlare della velocità con cui riempirebbero lo spazio di archiviazione.
| Tensore G3 (zuma) | Tensore (gs101) | Tensore G2 (gs201) | |
|---|---|---|
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Decodifica H.264
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8K30 | 4K120 | 720p240 (MFC)
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4K120 | 720p240 (MFC)
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Codifica H.264
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8K30 | 4K120 | 720p240 (MFC)
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4K120 | 720p240 (MFC)
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Decodifica HEVC
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8K30 | 4K120 | 720p240 (MFC)
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4K120 | 720p240 (MFC)
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Codifica HEVC
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8K30 | 4K120 | 720p240 (MFC)
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4K120 | 720p240 (MFC)
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decodifica AV1
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4K60 | 1080p120 (BigWave)
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4K60 | 1080p120 (Grande Oceano)
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codifica AV1
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4K30 | 720p240 (BigWave)
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Ancora più importante, tuttavia, il blocco “BigOcean” di Google si è ora evoluto in “BigWave”. Sebbene le sue capacità di decodifica video rimangano le stesse (video fino a 4K60 AV1), il blocco ora supporta la codifica AV1 fino a 4K30. Ciò rende Google il primo marchio di smartphone a fornire un codificatore AV1 in un dispositivo mobile. Sarà interessante vedere come viene utilizzato, poiché il limite di 30 fps non è l’ideale per la registrazione video.
Un TPU migliorato per l’intelligenza artificiale
L’obiettivo principale di Tensor è senza dubbio l’intelligenza artificiale. Dopo aver distillato i suoi acceleratori ML del server edgeTPU fino al Pixel Neural Core di Pixel 4, il Tensor di prima generazione di Google è stato fornito con un TPU integrato con nome in codice “Abrolhos” in esecuzione a 1,0 GHz. Ha fornito prestazioni eccellenti, specialmente nelle attività di Natural Language Processing (NLP).
Tensor G2 ha aggiornato il TPU con il nome in codice “Janeiro”, ancora funzionante a 1,0 GHz. Google ha affermato che era fino al 60% più veloce del chip originale nelle attività della fotocamera e del parlato. Tensor G3 include prevedibilmente una nuova versione del TPU, nome in codice “Rio” e funzionante a 1,1 GHz. Sebbene al momento non disponga di dati specifici relativi alle sue prestazioni, “Rio” dovrebbe comunque essere un aggiornamento considerevole.
Altri miglioramenti del Tensor G3 diretti al Pixel 8
GXP per scaricare più elaborazione
Tensor G2 ha introdotto un nuovo elemento che non è stato discusso molto: il processore di segnale digitale “Aurora” personalizzato di Google (DSP), chiamato anche GXP. I DSP sono processori specializzati per attività come l’elaborazione delle immagini, che è esattamente il modo in cui Google lo utilizza. GXP sostituisce la GPU in molti passaggi comuni di elaborazione delle immagini, come la rimozione della sfocatura e la mappatura dei toni locali (fa molto di più, ma i dettagli sono scarsi e comunque non rientra nell’ambito di questo articolo). Ciò rende queste operazioni comuni più veloci ed efficienti.
Tensor G2 è stato fornito con un GXP di prima generazione (nome in codice “amalthea”) in una configurazione a 4 core con 512 KB di memoria strettamente accoppiata per core, il tutto a 975 MHz. Tensor G3 ha un nuovissimo GXP di seconda generazione (nome in codice “callisto”) in una configurazione simile a 4 core, 512 KB/core, con un modesto aumento di frequenza di 1065 MHz.
Memoria UFS più veloce
Tensor G3 include una nuova versione del controller UFS di Samsung, che ora supporta l’archiviazione UFS 4.0 . UFS 4.0 è un importante aggiornamento rispetto a UFS 3.1, raddoppiando le sue velocità teoriche e migliorando l’efficienza fino al 50%.
Altri smartphone di punta, come il Samsung Galaxy S23 Ultra , dispongono già di storage UFS4.0. Questo controller aggiornato consentirà a Google Pixel 8 di recuperare e colmare il divario.
Nessun aggiornamento importante del modem
Uno dei principali difetti del Tensor originale era il suo debole modem Samsung Exynos Modem 5123. Era in ritardo rispetto ad altri fornitori, in termini di prestazioni e standard supportati, e presentava notevoli problemi di consumo energetico e termici. Per non parlare dei problemi di stabilità iniziali , anche se questi sono stati notevolmente ridotti grazie agli aggiornamenti software.
Tensor G2 è passato all’Exynos Modem 5300. Ha apportato miglioramenti in termini di prestazioni ed efficienza, ma per la maggior parte non ha risolto i problemi di consumo energetico e termico. Secondo alcune indiscrezioni, il Tensor G3 utilizzerà ancora lo stesso modem, sebbene si tratti di una variante leggermente diversa.
Tensor G3 alimenterà Google Pixel 8
A differenza di Tensor G2, che era un aggiornamento minore, Tensor G3 sembra essere un aggiornamento più grande. Google sta cercando di diventare competitivo nell’elaborazione generale delle applicazioni e, con gli aggiornamenti di CPU e GPU che sta realizzando, potrebbe farlo.
