Prosesor seluler tahun 2018: munculnya fitur pembelajaran mesin

Tidak mengherankan, smartphone tahun ini menampilkan prosesor yang lebih cepat daripada yang dari tahun lalu - itu terjadi setiap tahun. Tapi apa yang baru tahun ini adalah keunggulan fitur pembelajaran mesin yang hampir setiap vendor prosesor gembar-gemborkan sebagai cara membedakan perangkat mereka. Ini berlaku untuk vendor ponsel yang mendesain chip mereka sendiri, vendor chip independen atau pedagang yang menjual prosesor ke vendor telepon, dan bahkan pembuat IP yang merancang inti yang masuk ke prosesor itu sendiri.

Latar Belakang

Pertama sedikit latar belakang: semua prosesor aplikasi modern termasuk desain (sering disebut sebagai kekayaan intelektual, atau IP) dari perusahaan lain, terutama perusahaan seperti ARM, Imagination Technologies, MIPS, dan Ceva. IP semacam itu dapat muncul dalam berbagai bentuk - misalnya, ARM menjual segala sesuatu mulai dari lisensi dasar untuk arsitektur 32-bit dan 64-bit, hingga core khusus untuk CPU, grafik, pemrosesan gambar, dll., Yang kemudian dapat digunakan oleh perancang chip untuk buat prosesor. Biasanya, perancang chip mencampur dan mencocokkan inti ini dengan desain mereka sendiri, dan membuat berbagai pilihan mengenai memori, interkoneksi, dan fitur lainnya, dalam upaya menyeimbangkan kinerja dengan kebutuhan daya, ukuran, dan biaya.

Di bagian depan CPU, sebagian besar chip memiliki kombinasi core yang lebih besar yang lebih kuat dan berjalan lebih cepat dan lebih panas, dan core yang lebih kecil yang lebih efisien. Biasanya, ponsel akan menggunakan core yang lebih kecil sebagian besar waktu, tetapi untuk tugas-tugas yang menuntut akan beralih ke core berkinerja lebih tinggi dan menggunakan kombinasi antara core dan GPU dan core lain untuk mengelola kebutuhan kinerja dan pertimbangan termal yang terbaik (Anda tidak bisa jalankan core berkinerja tinggi untuk waktu yang lama, karena mereka akan terlalu panas, dan biasanya Anda tidak perlu). Contoh yang paling terkenal untuk core besar adalah core ARM Cortex-A75 dan A73; inti yang cocok lebih kecil akan menjadi A55 dan A53. Di ponsel kelas atas saat ini, Anda akan sering melihat masing-masing empat, dalam apa yang dikenal sebagai tata letak octa-core, meskipun beberapa vendor telah mengambil pendekatan lain.

Untuk grafis, ada lebih beragam, dengan beberapa vendor memilih lini Mali ARM, yang lain memilih PowerVR Imagination Technologies, dan yang lain memilih untuk merancang core grafis mereka sendiri. Dan ada lebih banyak keragaman ketika datang ke hal-hal seperti pemrosesan gambar, pemrosesan sinyal digital, dan pada akhirnya, fungsi AI.

apel

Apple mulai mendorong kemampuan AI dalam pengumuman ponsel musim gugur, termasuk chip "A11 Bionic" yang digunakan di iPhone 8 dan 8 Plus, serta iPhone X.

A11 Bionic adalah arsitektur enam inti, dengan dua core berkinerja tinggi dan empat core efisiensi. Apple mendesain core sendiri (di bawah lisensi arsitektur ARM), dan secara tradisional mendorong kinerja single-threaded. Ini adalah langkah maju dari A10 Fusion empat-inti, dan Apple mengatakan core kinerja di A11 hingga 25 persen lebih cepat daripada di A10, sementara empat core efisiensi bisa hingga 70 persen lebih cepat daripada chip A10 Fusion. Dikatakan pula bahwa prosesor grafis lebih cepat hingga 30 persen.

Apple berbicara tentang chip yang memiliki "Neural Engine" dual-core, yang dapat membantu dengan pengenalan adegan di aplikasi kamera, dan ID Wajah dan Animoji pada iPhone X. Perusahaan juga merilis API bernama CoreML, untuk membantu pihak ketiga pengembang membuat aplikasi yang memanfaatkan ini.

Apple biasanya tidak memberikan banyak informasi tentang prosesornya, tetapi mengatakan bahwa mesin saraf Bionic A11 adalah desain dual-core yang dapat melakukan hingga 600 miliar operasi per detik untuk pemrosesan real-time.

Tidak seperti kebanyakan pembuat prosesor lainnya, Apple tidak mengintegrasikan modem ke dalam prosesor aplikasinya, dan sebaliknya menggunakan Qualcomm atau Intel modem yang berdiri sendiri. Ada beberapa kontroversi mengenai apakah Apple hanya mendukung fitur-fitur dalam modem Qualcomm yang juga didukung oleh Intel; dalam praktiknya, ini berarti iPhone mendukung agregasi operator 3 arah tetapi tidak pada beberapa fitur yang lebih canggih.

Huawei

Huawei juga lebih awal dari dorongan AI, dan menyebutnya Kirin 970, yang diumumkan pada acara IFA musim gugur lalu, "unit pemrosesan AI seluler pertama di dunia." Kirin 970 digunakan sekarang di Huawei Mate 10. Ini mencakup empat core CPU Cortex-A73 yang berjalan hingga 2, 4 GHz dan empat A53 yang berjalan hingga 1, 8 GHz, bersama dengan GPU Mali G72 MP12 ARM.

Apa yang khususnya baru di 970 adalah apa yang Huawei sebut sebagai NPU, atau Neural Processing Unit. Perusahaan telah mengatakan bahwa tugas-tugas yang dapat diturunkan ke prosesor ini dapat melihat 25 kali kinerja dan 50 kali efisiensi dibandingkan dengan yang berjalan pada cluster CPU. Ini ditujukan khususnya untuk pengenalan gambar yang lebih cepat dan fotografi yang lebih baik. Pada acara itu, Huawei mengatakan ponsel dapat memproses 1, 92 TeraFLOP 16-bit.

Kirin 970 memiliki prosesor sinyal gambar ganda, modem LTE Kategori 18 dengan agregasi 5-carrier, dan MIMO 4-kali-4 yang memungkinkan kecepatan unduh maksimum 1.2Gbps.

Di Mobile World Congress, Huawei mengumumkan modem 5G pertamanya, Balong 5G01, yang dikatakan akan menjadi modem 5G pertama yang dikirimkan. Tampaknya beberapa prosesor aplikasi masa depan akan mengadopsi modem ini juga, tetapi itu belum diumumkan. Secara teknis, semua produk ini dibuat oleh anak perusahaan HiSilicon.

Qualcomm

Chip yang kemungkinan menjadi jantung sebagian besar ponsel Android andalan di AS tahun ini adalah Qualcomm's Snapdragon 845. Ini adalah upgrade dari Snapdragon 835, yang digunakan di sebagian besar ponsel Android premium 2017, dan sudah digunakan di versi Amerika Utara dari Galaxy S9.

Seperti sebagian besar vendor lainnya, Qualcomm mendorong jaringan saraf dan AI sebagai salah satu bidang peningkatan terbesar dalam chip tahun ini, bersama dengan peningkatan fokus pada "pencelupan" -yang pada dasarnya berarti pencitraan yang lebih baik.

Di area AI, Qualcomm suka berbicara tentang memiliki Mesin Pemroses Neural multi-core (NPE), yang menggunakan versi baru Hexagon DSP serta CPU dan GPU untuk menyimpulkan.

Chip tersebut memiliki Hexagon 685 DSP, yang menurut Qualcomm dapat lebih dari dua kali lipat kinerja pemrosesan AI; CPU Kryo 385, yang dikatakannya memberikan peningkatan kinerja 25 hingga 30 persen untuk core kinerjanya (empat core ARM Cortex-A75 berjalan hingga 2, 85 GHz), dan peningkatan kinerja hingga 15 persen untuk "core efisiensi" (empat Inti Cortex-A55 berjalan hingga 1, 8 GHz), dengan semua berbagi cache L3 2MB, dan GPU Adreno 630, yang menurut Qualcomm akan mendukung peningkatan kinerja 30 persen atau pengurangan daya 30 persen, serta hingga 2, 5 kali tampilan lebih cepat.

Di area AI, chip mendukung sejumlah besar kerangka pembelajaran mesin yang berbeda, dan perusahaan mengatakan ini bekerja untuk hal-hal seperti klasifikasi objek, deteksi wajah, segmentasi adegan, pengenalan speaker, dan lain-lain. Dua aplikasi yang disorot adalah efek bokeh langsung (untuk menghasilkan potret dengan latar belakang buram) dan penginderaan kedalaman aktif dan cahaya terstruktur, yang seharusnya memungkinkan peningkatan pengenalan wajah. Dengan memindahkan kesimpulan dari cloud ke perangkat, Qualcomm mengatakan Anda mendapatkan manfaat latensi rendah, privasi, dan keandalan yang ditingkatkan.

Di area imaging, chip memiliki versi baru dari Qualcomm's Spectra ISP, peningkatan pengambilan video Ultra HD dengan pengurangan noise multi-frame, kemampuan untuk menangkap video 16-megapiksel pada 60 frame per detik, dan video slow-mo 720p pada 480 Bingkai per detik. Untuk VR, 845 mendukung tampilan dengan resolusi 2K-by-2K pada 120 frame per detik, langkah besar dari 1.5K-by-1.5K pada 60 frame per detik didukung oleh 835.

Fitur lain termasuk unit pemrosesan yang aman, yang menggunakan intinya sendiri untuk menyimpan informasi keamanan di luar kernel, dan bekerja dengan CPU dan kemampuan TrustZone Qualcomm.

845 mengintegrasikan modem X20 yang diperkenalkan Qualcomm tahun lalu, yang mampu mendukung LTE Category 18 (dengan kecepatan hingga 1, 2 Gbps), hingga 5 agregasi operator dan 4X4 MIMO, dan menggunakan teknik seperti Akses Berbantuan Berlisensi untuk membuat lebih cepat kecepatan mungkin di lebih banyak area.

Chip ini diproduksi pada proses daya rendah Samsung 10nm.

Qualcomm juga membuat jajaran prosesor aplikasi Snapdragon 600, dipimpin oleh 660, yang digunakan oleh banyak vendor Cina, termasuk Oppo dan Vivo. Menjelang Mobile World Congress, mereka memperkenalkan keluarga Snapdragon 700, yang memiliki banyak fitur yang sama dengan keluarga 800, termasuk DSP Hexagon, ISP Spectra, grafis Adreno, dan CPU Kryo. Dibandingkan dengan 660, Qualcomm mengatakan akan menawarkan peningkatan 2x dalam aplikasi AI pada perangkat, dan peningkatan efisiensi daya sebesar 30 persen.

Samsung

Walaupun menggunakan prosesor Qualcomm di sebagian besar ponsel Amerika Utara, di banyak pasar lain, Samsung menggunakan prosesor Exynos sendiri, dan mulai membuat prosesor tersebut tersedia untuk pembuat telepon lain.

Top-of-the-line barunya adalah Exynos 9810, yang akan digunakan Samsung dalam versi internasional Galaxy S9 dan S9 +.

Sekali lagi, Samsung mendorong fitur-fitur baru untuk "perangkat lunak berbasis pembelajaran yang mendalam, " yang dikatakannya membantu prosesor mengidentifikasi item atau orang di telepon secara akurat, dan mendukung pemahaman mendalam untuk pengenalan wajah.

The 9810 juga merupakan chip octa-core, dengan empat core A55 untuk efisiensi daya dan empat desain CPU khusus untuk kinerja. Samsung mengatakan core baru ini, yang dapat berjalan hingga 2.9GHz, memiliki pipa yang lebih luas dan memori cache yang dioptimalkan, memberi mereka dua kali kinerja single-core dan 40 persen lebih banyak kinerja multi-core dibandingkan dengan pendahulunya, tahun 8895 tahun lalu. (Tolok ukur yang dipublikasikan menunjukkan peningkatan di dunia nyata, tetapi tidak sebanyak yang diklaim; Saya tetap skeptis terhadap semua tolok ukur seluler pada saat ini.)

Fitur lain termasuk grafis Mali-G72 MP18, dukungan hingga 3840-by-2400 display dan 4096-by-2160 display, prosesor sinyal gambar ganda (ISP), dan dukungan untuk pengambilan 4K pada 120 frame per detik. The 9810 juga memiliki modem Kategori 18 dengan 6 pembawa agregasi dan MIMO 4-oleh-4 untuk downlink (2 CA untuk uplink), dengan kecepatan downlink maksimum 1, 2 Gbps dan unggahan 200 Mbs. Di atas kertas, ini cocok dengan modem Kategori 18 yang dimiliki Qualcomm dan Huawei dalam chip teratas mereka saat ini. Seperti Snapdragon 845, ia diproduksi pada proses FinFET 10nm Samsung generasi kedua.

MediaTek

MediaTek telah menjadi lebih dari pemain di ponsel kelas menengah ke bawah, dan bulan lalu memperkenalkan chip baru yang disebut Helio P60 yang ditujukan untuk pasar "Premium Baru" - ponsel pasar menengah di kisaran $ 200- $ 400 yang menawarkan semua fitur dasar ponsel kelas atas. Ponsel pertama yang diumumkan akan menggunakan chip ini adalah Oppo R15.

Prosesor teratas perusahaan, diumumkan tahun lalu, adalah Helio X30, yang merupakan prosesor deca-core yang ditujukan untuk ponsel premium. Ini termasuk dua core CPU ARM Cortex-A73 yang berjalan hingga 2, 5 GHz, empat core Cortex-A53 berjalan hingga 2, 2 GHz, dan empat core A35 yang dapat berjalan hingga 1, 9 GHz, bersama dengan grafik PowerVR Series 7XT Plus Imagination di grafis 800 GHz dan modem Kategori 10 LTE mampu agregasi 3-carrier pada downlink. Ini adalah chip yang menarik, diproduksi pada proses 10nm TSMC, dan mendorong gagasan bahwa lebih banyak core dapat lebih fleksibel. Di antara ponsel yang diumumkan menggunakan ini adalah Meizu Pro 7 Plus dengan layar ganda, dan Vernee Apollo 2 (kamera depan 8MP, kamera belakang 16MP + 13MP).

Tahun lalu, MediaTek mengumumkan dua prosesor pasar menengah, Helio P23 dan P30, yang ditujukan khusus untuk pasar global dan China, masing-masing dengan delapan core Cortex-A53 yang berjalan pada 2, 53 GHz, dan grafis Mali G71 MP2. Ini adalah chip yang dirancang untuk menggantikan P60, dan menawarkan lebih banyak daya dan mengaktifkan serangkaian fitur baru.

P60 menawarkan kinerja yang lebih baik, dan merupakan kembalinya ke konfigurasi besar. Konfigurasi LENGKAP ARM dan MediaTek didorong di tahun-tahun sebelumnya, menggabungkan empat ARM Cortex-A73 yang lebih kuat di hingga 2, 0 GHz dengan empat Cortex-A53 yang lebih efisien core, juga pada 2, 0 GHz. Ini bergabung dengan GPU ARM Mali G72 NMP3 hingga 800 MHz, dan semuanya dikendalikan oleh versi keempat dari teknologi CorePilot MediaTek untuk penjadwalan tempat tugas dijalankan. Dibandingkan dengan P23 dan P30, MediaTek mengatakan P60 menawarkan peningkatan kinerja 70 persen dalam operasi CPU dan GPU.

MediaTek juga ikut-ikutan dalam AI, dengan P60 termasuk platform NeuroPilot untuk akselerasi perangkat keras jaringan saraf. Ini mendukung Google Android Neural Network (NN) dan kerangka kerja AI yang umum, termasuk TensorFlow, TensorFlow Lite, Caffe, dan Caffe 2. Ini secara efektif merupakan pemroses sinyal digital khusus yang mampu menghasilkan 280 GMACs (miliaran operasi akumulasi-ganda per detik). Ini dirancang untuk digunakan untuk hal-hal seperti pengenalan wajah untuk membuka kunci telepon (sesuatu yang telah kita lihat di telepon kelas atas tetapi bukan telepon kelas menengah sampai sekarang), dan pengenalan objek, bahkan dalam video, pada 60 bingkai per detik.

Selain itu, P60 memiliki sejumlah fitur gambar baru, termasuk tiga prosesor sensor gambar yang dapat mendukung konfigurasi dual-kamera sensor 16 dan 20 MP atau satu kamera hingga 32 MP. (Saya belum melihat ponsel yang diproduksi dengan sensor kamera dengan megapiksel sebanyak itu tetapi konon datang.) Sensor-sensor ini menambahkan fitur pengurangan kebisingan, bersama dengan bokeh real-time (pengaburan latar belakang yang digunakan dalam mode potret).

Chip ini mencakup modem yang mendukung unduhan Kategori 7 (hingga 300 Mbps) dan unggahan Kategori 13 (hingga 150 Mbps dengan 2 agregasi operator). Ini diproduksi pada proses FinFet 12nm TSMC, yang menurut perusahaan membantu memberikan penghematan daya 25 persen untuk aplikasi intensif daya seperti game, dan penghematan daya 12 persen secara keseluruhan.

Spreadtrum

Spreadtrum, yang membuat sebagian besar modem dijual di pasar Cina, mengumumkan kemitraan dengan Intel yang akan menggunakan modem 5G Intel dan CPU yang kompatibel dengan ARM. Ini masih beberapa tahun lagi, jadi detailnya belum tersedia.

Perhatikan bahwa sementara Spreadtrum tidak terlalu terlihat di AS, hanya jejak Qualcomm dan MediaTek di pasar pedagang untuk prosesor aplikasi. Sebagian besar menjual produk dengan CPU ARM dan modem 4G sendiri, tetapi memiliki kesepakatan dengan, dan dimiliki oleh minoritas, Intel. Ini menghasilkan chip dengan Intel CPU dan modem Spreadtrum (kebalikan dari pengumuman baru).

LENGAN

Tentu saja, bukan hanya pembuat chip yang melihat AI sebagai gelombang besar berikutnya, dan perusahaan yang membuat IP juga telah membuat dorongan besar di bidang ini.

ARM, pembuat IP paling sukses, mengumumkan serangkaian IP untuk pembelajaran mesin bulan lalu, termasuk perangkat keras dan perangkat lunak, dan mendorong ini di Mobile World Congress.

Dijuluki Project Trillium, ini termasuk desain prosesor (IP) untuk Machine Learning (ML) dan Object Detection (OD), bersama dengan perpustakaan perangkat lunak baru.

Prosesor ML dirancang untuk duduk di dalam prosesor aplikasi dan berjalan di samping CPU, GPU, dan inti layar. Pustaka perangkat lunak, yang dikenal sebagai ARM NN (jaringan saraf), dirancang untuk mendukung kerangka kerja seperti TensorFlow, Caffe, dan Android NN. Ini memungkinkan aplikasi ini dijalankan melalui perangkat lunak sendiri pada prosesor yang ada yang memiliki CPU ARM dan grafik; meskipun tentu saja, itu akan dipercepat ketika dijalankan pada prosesor yang termasuk inti ML. Perangkat lunak pihak ketiga juga akan bekerja pada inti prosesor. ARM mengatakan inti ML dirancang dari bawah ke atas secara khusus untuk menjalankan jaringan saraf. Itu dapat menjalankan aplikasi 8 dan 16-bit, meskipun trennya adalah fokus pada 8-bit untuk kesederhanaan.

Prosesor OD dirancang untuk duduk di samping prosesor pensinyalan gambar (ISP), untuk memberikan deteksi objek berdaya rendah, khususnya untuk aplikasi seperti deteksi wajah dan gerakan pelacakan. Ini adalah blok perangkat keras khusus yang dirancang untuk digunakan dengan teknologi sensor baru seperti kamera stereoskopik.

ARM mengatakan IP baru akan tersedia untuk pratinjau pengembang pada bulan April dan akan tersedia secara umum akhir tahun ini, tetapi mengingat siklus waktu yang khas, tidak mungkin core prosesor baru akan muncul dalam chip hingga 2019 atau lebih baru. Tentu saja, perangkat lunak, yang bekerja pada core yang ada, dapat digunakan lebih cepat.

ARM juga mendorong beberapa solusi baru untuk Internet of Things, termasuk solusi SIM baru yang disebut Kigen, yang dirancang untuk dibangun di dalam SoCs untuk perangkat berdaya rendah untuk menggantikan kartu SIM fisik saat ini.

Teknologi Imajinasi

Imajinasi, yang dikenal dengan grafis PowerVR-nya, mengumumkan IP jaringan sarafnya pada musim gugur yang lalu, PowerVR 2NX Neural Network Acceleration (NNA). Ini adalah arsitektur yang fleksibel dengan satu hingga delapan core, yang masing-masing dapat memiliki 256 8-bit multiplay -akumulate units (MACs). Imagination mengatakan dapat melakukan lebih dari 3, 2 triliun operasi per detik.

Ceva

Vendor IP lainnya memasuki pasar juga. Ceva, yang dikenal dengan core DSP-nya, baru saja mengumumkan NeuPro, keluarga core prosesor AI yang dirancang untuk perangkat tepi. Ini membangun prosesor yang telah dijual perusahaan di bidang visi komputer, dan menggunakan kerangka kerja CDNN untuk berbagai "proses AI." Ini akan bekerja dengan kerangka kerja pembelajaran mesin yang umum, dan mengonversinya untuk berjalan pada prosesor seluler untuk disimpulkan. Perusahaan merencanakan prosesor mulai dari 2 hingga 12, 5 teraops per detik (TOPS) yang dirancang untuk produk konsumen, pengawasan, dan ADAS (untuk kendaraan otonom). Ceva mengatakan bahwa satu pelanggan otomotif besar berencana untuk mengaktifkan 100 TOPS kinerja menggunakan daya kurang dari 10 watt. Perizinan akan dimulai pada paruh kedua tahun ini.

Ceva juga mengumumkan platform DSP PentaG untuk modem baseband 5G. Perusahaan mengatakan bahwa DSP saat ini ada di 40 persen dari handset dunia, mencakup sekitar 900 juta ponsel per tahun, dan dalam modem dari Intel, Samsung, dan Spreadtrum. Platform baru memiliki lebih banyak AI, digunakan terutama untuk "adaptasi tautan." Di dunia 5G, handset dapat memiliki beberapa tautan ke stasiun pangkalan, dan Ceva mengatakan perangkat keras dan lunaknya membantu menentukan tautan terbaik setiap beberapa milidetik. Ini dapat menghemat banyak daya dibandingkan dengan menggunakan perangkat lunak saja. Ini bukan DSP untuk tujuan umum atau chip jaringan saraf, melainkan yang dirancang khusus untuk komunikasi. Itu baru saja diumumkan dan harus tersedia pada kuartal ketiga.

Ceva juga membuat dorongan besar untuk DSP di pasar stasiun pangkalan 5G, dan telah mengatakan bahwa sebanyak 50 persen dari infrastruktur radio 5G baru akan menggunakan IP DSP perusahaan, termasuk sistem dari Nokia dan ZTE.

Seberapa besar kemungkinan Anda merekomendasikan PCMag.com?