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Tegra 4, Exynos 5 Octa & Co.: Die neuen Super-Chips für Smartphones und Tablets

2013 wird das Jahr der neuen Super-Prozessoren für Handys und Tablets. Rund um die Elektronikmesse CES in Las Vegas wurden inzwischen 5 neue Quad- und Octacore-Chips vorgestellt, die noch mehr Leistung als bislang bei noch weniger Stromverbrauch versprechen. Wirklich ausprobieren konnte die bislang niemand und daher ist es klar, dass jeder Hersteller seine Endwicklung als die Beste darstellt. Areamobile fasst die bisherigen Informationen zu den neuen Super-Chips zusammen.

Tegra 4 | (c) Nvidia

Tegra 4 | (c) Nvidia

Nvidia Tegra 4

Der Großteil der Details zum Tegra 4 von Nvidia war wenige Tage vor der offiziellen Vorstellung bereits durchgesickert und obwohl der Hersteller bereirts vor zwei Jahren eine grobe Roadmap und damit seine Pläne für die nächsten Jahre veröffentlicht hatte, konnte der neue Chip in einigen Bereichen überraschen. Etwa mit der Anzahl der Grafikkerne: 72 Stück sollten es sein und für ordentlich Leistung bei anspruchsvollen Grafikanwendungen sorgen. Dabei ist diese Aussage getrickst - tatsächlich handelt es sich nicht um autonome Kerne, sondern um Shader-Einheiten - dazu später mehr.

Beim grundsätzlichen Design hält sich der Hersteller aber an die Anordnung des Vorgängers Tegra 3: Auch bei der vierten Tegra-Generation gibt es vier Hauptprozessoren mit 1,9 Gigahertz und einen unterstützenden Companion-Core, der zum Stromsparen einfache Alltagsaufgaben übernimmt. Bei den Hauptkernen setzt Nvidia jetzt aber nicht mehr auf Cortex A9, sondern auf das leistungsstärkere A15-Design. Das ist zwar nicht nur leistungs-, sondern auch energiehungriger, allerdings soll das durch das modernere Herstellungsverfahren in 28 Nanometer mehr als ausgeglichen werden.

Nvidia stellt den Tegra 4 vor | (c) Unternehmen

Nvidia stellt den Tegra 4 vor | (c) Unternehmen

Natürlich hält Nvidia den Tegra 4 für den schnellsten mobilen Prozessor der Welt. Als Beleg führt das Unternehmen etwa die Fähigkeit an, 4K-Auflösung (Ultra-High-Definition) abzuspielen und HDR-Aufnahmen in Echtzeit, also etwa in Videos, aufzunehmen. Zumindest letzteres kann allerdings auch der aktuelle Quad-Core S4 Pro von Qualcomm. Und noch bevor der Chip überhaupt in einem Seriengerät auf dem Markt ist, belegt ein Benchmark, dass die Grafikleistung etwa in 3D-Spielen längst nicht mit den Vorstellungen des schnellsten Chips korreliert. Wer sich nämlich bei der Präsentation des Tegra 4 wunderte, dass Nvidia nicht ein einziges Grafik-Benchmark als Beleg für die Überlegenheit der neuen GPU lieferte, fand seine Befürchtungen kurz nach der Präsentation durch ein durchgesickertes und schnell wieder gelöschtes Benchmark-Ergebnis des Egypt-HD-Tests bestätigt: 32,6 Bilder pro Sekunde sind selbst mit aktuellen Chips locker zu knacken, das iPad 4 kommt auf satte 52 Frames. Für die nächste Generation des Tegra ist das schlicht blamabel.

Zwar hat Nvidia noch etwas Zeit, bis der Tegra 4 in ersten Geräten auf den Markt kommt, ob diese schwache Leistung aber noch durch Optimierung ausreichend verbessert werden kann, darf bezweifelt werden. Ähnliches passierte schon bei der Einführung des Tegra 3, der auch schon vor Marktstart als im Grafikbereich schwächer als einige andere damals aktuelle Chips überführt wurde.

Nvidia stellt Tegra-4-Chipsatz vor | (c) Ars Technica

Nvidia stellt Tegra-4-Chipsatz vor | (c) Ars Technica

Das dürfte beim neuen Chip auch daran liegen, dass Nvidia weiterhin auf Pixel- und Vertex-Shader setzt (48 und 24 ), statt gleich Unified Shader zu verwenden. Das geht aus einem Interview mit Marketing-Manager Nick Stam von Nvidia hervor. Verbesserungen habe man hingegen in der Render-Pipeline (legt Schritte fest, die zur Darstellung von 3D-Inhalten befolgt werden müssen) vorgenommen und es gebe mehr und größere Caches (schneller Zwischenspeicher), so Stam. Pixel- und Vertex-Shader sind kleine spezialisierte Recheneinheiten eines Grafikchips, die für die Berechnung von Pixelfarben (Pixelshader) und Geometrie sowie Dynamik (Vertexshader) genutzt werden. Unified Shader beherrschen beide Berechnungen und können daher vom Grafiktreiber flexibler eingesetzt werden. Außerdem erlauben Unified Shader die Verwendung leistungsfähigerer Programmierschnittstellen wie OpenCL und OpenGL ES 3.0. Nvidia benötigt mangels Unified-Shadern also mehr Shader-Einheiten als die Konkurrenz, um zumindest theoretisch genauso leistungsfähig sein zu können. Als Begründung nennt Nvidia die höhere Leistungsaufnahme von Unified-Shadern. Der Tegra 4 soll 4 bis 6 Watt unter Volllast verbrauchen - besonders für ein Smartphone ist das schon sehr grenzwertig. Es erscheint schon fast als Ironie, dass gerade der Grafikspezialist Nvidia bei der Grafikleistung der Konkurrenz hinterherhinkt.

Neue Wege beschreitet Nvidia hingegen beim LTE-Modem i500. Bisher werden Chips verwendet, die nur eine einzige Funktion haben, etwa den Empfang im 3G-Netz oder über LTE. Das Produkt von Nividia ist dagegen frei programmierbar, so dass jeder der acht Kerne auf dem Modem je nach Bedarf in den einen oder anderen Übertragungsstandard wechseln kann. Auf dem Mobile World Congress Ende Februar dürften mehrere Geräte mit dem neuen Chipsatz zu sehen sein. In den Handel dürften erste Modelle dann Anfang des zweiten Quartals erhältlich sein.

Samsung auf der CES 2013: Exynos 5 Octa und Youm OLED-Displays | (c) Samsung

Samsung auf der CES 2013: Exynos 5 Octa und Youm OLED-Displays | (c) Samsung

Samsung Exynos 5 Octa

Die Exynos-Reihe von Samsung leistet als Quad-Core in Galaxy S3 und Note 2 sehr gute Arbeit, über mangelnde Leistung muss sich wohl niemand beschweren. Auch, wenn die aktuellen Qualcomm-Chips der S4-Pro-Reihe noch einen Tick stärker sind - wenig verwunderlich, da sie erst später auf den Markt kamen. Auf der CES hat der koreanische Hersteller jetzt die nächste Generation der Chipsatz-Reihe angekündigt: den Exynos 5 Octa. Genaugenommen ist die Bezeichnung "Octa" in Bezug auf die Anzahl der Prozessoren in dem Chip etwas irreführend, da sie acht Hauptprozessoren vermuten lässt. Das stimmt aber nur bedingt, denn ähnlich wie Nvidia mit seinen vier Hauptkernen plus Companion Core setzt auch Samsung auf vier Hauptprozessoren im Cortex-A15-Design und 28-Nanometer-Fertigung, die allerdings von vier modernen Hilfskernen Cortex A7 zum Stromsparen unterstützt werden. Genaugenommen handelt es sich also bei dem Nvidia-Chip um einen 4+1-Chipsatz und beim Samsung Exynos 5 Octa um einen 4+4-Chip.

Die starken, aber stromhungrigen A15-Kerne werden wie beim Tegra 4 nur dann aktiviert, wenn ihre Leistung auch tatsächlich benötigt wird. Dann spielen sie ihre bis zu 1,8 Gigahertz voll aus. Für den Normalbetrieb reichen aber die durch ihr Design leistungsschwächeren, aber deutlich stromeffizienteren A7-Kerne aus. Sie sind auf bis zu 1,2 Gigahertz getaktet. Dieses Gesamtdesign stammt vom britischen Hersteller ARM, das Umschalten zwischen den Kernen geschieht mittels einer big.LITTLE genannten Technik fließend. Im Vergleich zum Vorgänger Exynos 5 Dual, der im 32-Nanometer-Verfahren hergestellt wird, soll der Stromverbrauch insgesamt um bis zu 70 Prozent gesenkt werden können. Der Dual-Chip steckt etwa im Google Nexus 10.

Interessant: Während Nvidia seinen ähnlich aufgebauten, aber nur mit einem Stromsparkern ausgestatteten Tegra 4 auf einer eigens konstruierten mobilen Spielekonsole präsentierte, nutzte Samsung für die Vorstellung des Exynos 5 Octa ein Tablet-Referentdesign - sollte das ein Hinweis darauf sein, dass der Tegra 4 tatsächlich selbst zu stromhungrig für ein Tablet ist? Der neue Samsung-Chip dürfte etwa ab Mitte des Jahres verfügbar sein. Genauere Informationen fehlen bislang leider.

Qualcomm Snapdragon | (c) Hersteller

Qualcomm Snapdragon | (c) Hersteller

Qualcomm Snapdragon 600 und 800

Nach Nvidia und Samsung stellte auch Qualcomm Neuheiten vor, nämlich die neuen Modellreihen Snapdragon 200, 400,600 und Snapdragon 800. Während zu den ersten beiden Reihen, die besonders für Einsteiger- und Mittelklasse-Smartphones gedacht zu sein scheinen, keine weiteren Informationen bekannt gegeben wurden, nannte der Hersteller zu den 600er und 800er-Snapdragons immerhin einige Eckdaten. Außerdem scheint Qualcomm mit der neuen, einfacheren Namensgebung auch mehr Transparenz bei seinen Produkten schaffen zu wollen. Die aktuelle S4-Serie verwirrte bisweilen mit der Tastache, dass eine höhere Zahl nicht zwingend auch einen stärkeren Chipsatz bezeichnete - etwa beim MSM8625 (S4 Play, Dual-Core) im Vergleich zum APQ 8064 (S4 Pro, Quad-Core).

Wie die meisten aktuellen S4-Chips werden auch die neuen Snapdragon 600 und 800 im 28-Nanometer-Verfahren hergestellt. Dabei sind die neuen Chips aber schneller und energieeffizienter als ihre Vorgänger. So soll der Snapdragon 600, der als Nachfolger des S4 Pro gilt, mit seinen 4 auf 1,9 Gigahertz getakteten Kernen im Zusammenspiel mit der Adreno-320- GPU etwa 60 Prozent schneller als der Vorläufer sein. Dafür setzt Qualcomm auf sein neues Krait-300 genanntes Design, das wiederum an das Cortex-A15-Design von ARM angelehnt ist.

Noch einmal deutlich stärker - angeblich bis zu 75 Prozent im Vergleich zu aktuellen S4-Pro-Chips - soll der kommende Snapdragon 800 sein. Er setzt auf das neue Krait-400-Design und erlaubt eine Taktung der vier Cortex-A15-basierten Kerne von bis zu 2,3 Gigahertz. Die neue Adreno-330-GPU soll doppelt so leistungsfähig sein wie der Vorgänger. LTE, 3G und weitere Komponenten wie Wlan sollen auch weiterhin in die Qualcomm-Chips integriert sein, außerdem sollen Stromsparmechanismen wie eine unabhängige Taktung der einzelnen Kerne auch in Zukunft dafür sorgen, dass die Snapdragons die meiste Leistung pro verbrauchtem Watt liefern. Ähnliche Aussagen hat aber auch Nvidia mit dem Tegra 4 bereits getätigt. Die Snapdragons sollen ab Ende des zweiten Quartals in ersten Geräten verfügbar sein.

⎢ (c) Mediatek

Demnächst auch mit 8 Kernen? ⎢ (c) Mediatek

Mediatek MT6599

In Europa dürfte der taiwanische Hersteller Mediatek den meisten Menschen derzeit noch ziemlich unbekannt sein, in der entsprechenden Fachpresse sorgte das Unternehmen aber in letzter Zeit für Aufsehen. Denn nachdem der Name Mediatek bis dato eher für - zumindest auf dem Papier - eher zweitklassige Single- und Dual-Core-Chips stand, überraschten die Taiwaner vor nicht allzu langer Zeit mit einem modernen, im 28-Nanometer-Verfahren hergestellten Quad-Core-Chip mit 1 Gigahertz Taktfrequenz, PowerVR SGX544 als GPU und LTE-Unterstützung. Er trägt das Namenskürzel MT6588.

Ende November 2012 kamen dann plötzlich Gerüchte über einen Octa-Core-Chip von Mediatek auf, der das Kürzel MT6599 tragen soll. Informationen zu dem Chip gibt es bislang noch gar nicht, allerdings könnte er sein Debüt in einem Gerät des chinesischen Herstellers ZTE feiern: Dem ZTE Apache. Außerdem ist nach der Vorstellung des Samsung Exynos 5 Octa auch klar, wie der Chip von Mediatek aufgebaut sein dürfte. Zuvor hatte es Diskussionen gegeben, ob der Hersteller vielleicht die Grafikkerne mit in seine Namensgebung einbezieht.

Über die Konkurrenzfähigkeit des MT6599 lässt sich derzeit noch keine definitive Aussagen treffen. Wegen seiner Fertigung in 28 Nanometer dürfte er wie das Gegenstück von Samsung ausreichend stromsparend für Smartphones und Tablets sein. Leistungstechnisch wird er vermutlich hinter den Counterparts zurückbleiben. Das lässt sich zumindest vermuten, wenn man die Daten der aktuellen Quad- und Dual-Cores des Unternehmens betrachtet. Die bieten vergleichsweise niedrige Taktraten, nicht mehr ganz topaktuelle Grafikbeschleuniger und nur Unterstützung niedriger Display-Auflösungen bis höchstens 1.280x800 Pixel. Hier dürfte der Preis als Hauptargument dienen. Das ZTE Apache und damit wohl auch der Octa-Core-Chip von Mediatek soll erst gegen Ende 2013 auf den Markt kommen.

Huawei Ascend D1 Quad XL Unboxing | (c) Areamobile

Huawei Ascend D1 Quad XL | (c) Areamobile

Huawei K3V3

Mit dem K3V2 überraschte der chinesische Hersteller Huawei Anfang 2012 die Anwesenden auf der CES in Las Vegas. Denn statt auf Chips der Konkurrenz zu setzen, hatte sich das aufstrebende Unternehmen für eine Eigenentwicklung entschieden. Dass man damit kurzfristig vermutlich nicht den gewünschten Effekt erzielen würde, dürfte schon damals klar gewesen sein. Der erwartete Nutzen dürfte eher mittel- bis langfristig angesetzt sein. Und nachdem der K3V2 mit viel zeitlicher Verzögerung im Mediapad 10 FHD und im Huawei Ascend D1 Quad XL auf den Markt kam und daher nicht mehr überzeugen konnte, startet der Hersteller jetzt einen weiteren Versuch.

Auch hier gilt: Informationen zum neuen Chip sind Mangelware. Immerhin wurde die Arbeit daran inzwischen offiziell bestätigt. Klar ist ebenfalls, dass auch Huawei auf das stärkere Cortex-A15-Design setzt. Denkbar wäre dann auch eine Kombination mit schwächeren Stromsparkernen. Doch alle Spekulation über den K3V3 sind ziemlich unsinnig - bislang hat Huawei ja nicht einmal alle Details zum K3V2 offenbart!

Fazit

Derzeit gibt es vor allem eines: Viele Gerüchte zu den neuen Prozessoren, die im Laufe dieses Jahres auf den Markt kommen sollen. Fast jeder Hersteller behauptet von seinem Produkt, dass es das schnellste, leistungsfähigste und dennoch stromsparendste Modell sein soll - dabei sind schon jetzt die Aussagen mit Vorsicht zu genießen. Denn Äußerungen wie "GPU mit 72 Kernen" sind letztendlich nur Marketing-Worthülsen, das hat im letzten Jahr auch Huawei eindrucksvoll mit dem K3V2 gezeigt. Derzeit ist es mangels Informationen einfach unmöglich, eine genaue Einordnung der Leistungsfähigkeit vorzunehmen. Unsere Einschätzung, die unter anderem auch aus den Erfahrungen mit den Chips des letzten Jahres resultieren, gehen in folgende Richtung: Nvidia wird mit einem möglichst frühen Marktstart versuchen, seine Produkte unter das Volk zu bringen. Unsere Erwartungen, dass der Tegra 4 konkurrenzfähiger als im zweiten Halbjahr 2012 sein dürfte, scheinen sich durch die ersten Benchmark-Ergebnisse nicht zu bewahrheiten.

Daher wird Samsung mit der etwas späteren Markteinführung schnell die Leistungskrone übernehmen, die es dann wieder etwas später gegen die neuen Qualcomm-Chips zu verteidigen gilt. Hier erwarten wir ein hartes Kopf-an-Kopf-Rennen, aus dem wie im letzten Jahr die Snapdragons knapp als Sieger hervorgehen werden.

Mediatek dürfte höchstens als Budget-Sieger punkten, der große Unbekannte ist der K3V3. Eigentlich sollte man davon ausgehen können, dass Huawei aus seine Fehlern gelernt hat und sich mit der Ankündigung dieses Mal mehr Zeit lässt. Denn das ständige Vertrösten der Öffentlichkeit wegen des Marktstarts beim K3V2 wurde 2012 zur echten Lachnummer - zumal die Leistung dann letztendlich auch nicht mehr überzeugen konnte. In der Tat hat man den neuen Chip in diesem Jahr auf der CES nicht vorgestellt, allerdings wurden die Gerüchte um den Chip prompt bestätigt. Immerhin hält man sich derzeit noch mit vollmundigen Versprechungen zurück. Gegen Samsung und Qualcomm wird sich der Huawei-Prozessor wohl nicht durchsetzen können, aber vielleicht sorgt der chinesische Hersteller für eine Überraschung auf Platz Drei der besten Chips 2013.

Quelle: Areamobile
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Kommentare
  1. 14.01.13 11:00 Der Kewle (Advanced Handy Profi)

    @ Ponyslayer

    Stimmt, hab's nachgeschlagen. War mir neu. Man lernt nie aus :)

  2. 14.01.13 10:09 Ponyslayer (Advanced Member)

    @ Der Kewle

    Ein befreundeter Entwickler hat mich da eines besseren belehrt, es gibt nämlich sehr wohl die Möglichkeit nativen Code auszuführen. Dazu schreibt man einen kleinen Teil der App der nur dazu dient die App zu starten in Dalvik und kann anschließend in nativen Code übergehen.

  3. 13.01.13 21:34 IchBinNichtAreamobile.de (Expert Handy Profi)

    @chief: "Ich glaube der einzige der Qualcomm auf lange Sicht gefährlich werden kann ist Intel."
    >>Ich denke im ARM-Markt kann man niemanden wirklich abschreiben. Samsung baut auch gute SoCs, aber die Idee mit den Companions ist IMO nicht so gut, aber ich lasse mich gerne eines besseren belehren, bei nVidia bringen die jedenfalls nix.

    @Georg Straßburg:"2013 wird ja richtig heiß, 75 % mehr Leistung als ein S4 Pro, Limits waren gestern..."
    >>Die Limits werden eigentlich nur durch die Miniaturisierung gesetzt, deshalb kann Intel mitlerweile auch wieder Punkten. Das ist ja im Grunde nen 5 Jahre alter chip der etwas angepasst (u.a. ein PowerVR GPU) wurde und eben kleiner (afaik 28nm) gefertigt wurde.

    @salamanca: Thx für die Richtigstellung, da wurde tatsächlich einiges durcheinander geworfen.

    @Der Kewle:"Im Falle von Android müsste nur Dalvik die Unterstützung bieten. Nichts außer Dalvik compiliert Code auf Android und nativen Code gibt es nicht."
    >>Ist das nicht schon passiert? (siehe Razr i)

  4. 13.01.13 19:40 Der Kewle (Advanced Handy Profi)

    Der Krait ist in der Tat kein A15 Chip. Das hatten wir hier schon mal. :)

    @IBNAm

    Im Falle von Android müsste nur Dalvik die Unterstützung bieten. Nichts außer Dalvik compiliert Code auf Android und nativen Code gibt es nicht.

  5. 13.01.13 19:04 salamanca (Advanced Member)

    @areamobile:

    Die Krait-Kerne basieren nicht (!) auf der Cortex-A15-Architektur von ARM. Das ist schlicht und ergreifend falsch!
    Qualcomm besitzt eine ISA-Lizenz und hat basierend auf dem ARMv7-Instruktionsset seine Kerne entwickelt. Cortex-A15-Kerne verwenden ebenfalls das ARMv7-Instruktionsset. Die Krait-Architektur zeigt lediglich an einigen Stellen Ähnlichkeiten zum A15-Design.

    @Frankfurter:
    Der Companion-Kern des Tegra4 ist ebenfalls ein Cortex-A15-Kern, der selbst bei stark reduziertem Takt mehr kann als ein A7. Ich glaube jedoch auch, dass der eine Kern gerade bei mehreren Hintergrund-Tasks nicht reicht und die "großen" anspringen.

  6. 13.01.13 19:01 Hatshipuh (Member)

    Was die CPU Effinzienz angeht, haftet an Intel wohl noch das alte negative Image.
    Dabei schlägt sich Clover Trail ganz gut im Vergleich mit der Tegra 3 und alten Krait Generation.
    Siehe http://www.anandtech.com/show/6536/arm-vs-x86-the-real-showdown

    Bin gespannt, inwieweit sich Clover Trail+ verbessert hat.

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