Qualcomm Snapdragon 8 Gen1 è il cuore degli smartphone Android del 2022

Il primo giorno del Qualcomm Snapdragon Tech Summit 2021 è tutto dedicato ai dispositivi mobile, all’interno dei quali vedremo dal prossimo anno il debutto dei nuovi SoC sviluppati dall’azienda americana. Parliamo di Snapdragon 8 Gen 1, nome che identifica il primo prodotto che Qualcomm presenta abbinato alla nuova modalità di indicare i nomi prodotto.

Alcuni giorni fa l’azienda di San Diego ha infatti annunciato l’intenzione di adottare una nuova nomenclatura per i propri prodotti, separando i marchi Qualcomm e Snapdragon e passando ad indicare i prodotti per sistemi mobile con una struttura a singolo numero, affiancato da un indicatore della generazione. Non solo: Qualcomm ha di fatto eliminato l’indicazione 5G nel branding dei propri prodotti, osservando come questa caratteristica tecnica sia ormai integrata in tutte le proprie piattaforme destinate ai dispositivi mobile.

Ecco quindi il debutto di Snapdragon 8 Gen 1, il nuovo SoC top di gamma costruito con tecnologia produttiva a 4 nanometri che prende il posto di Snapdragon 888+ 5G quale soluzione di riferimento per gli smartphone basati su sistema operativo Android. Come possiamo vedere dalla grafica in passato la serie 8 ha visto un gran numero di SoC che si sono susseguiti sul mercato, a partire dall’originario modello 800 che risale al 2012. Se la serie 8 è quella delle proposte di fascia più alta, con i modelli SoC della serie 7 Qualcomm punta al segmento mainstream e a seguire con i modelli delle serie 6 e 4 punta ad offrire proposte che rispondano alle necessità di strumenti di elaborazione completi ma pensati per prodotti economici e accessibili a tutti i consumatori.

La nuova modalità di indicare i propri SOC per sistemi mobile è quindi basata su due elementi distintivi: il numero iniziale indica la famiglia, con una complessità tecnologica che aumenta al crescere della cifra, mentre la seconda parte è legata alla generazione del prodotto con upgrade che possiamo prevedere su base annuale se non anche con cadenza più ravvicinata (come avvenuto in genere per le proposte top di gamma negli ultimi anni).

L’architettura del nuovo SOC è quella classica e Qualcomm più che di singolo chip preferisce parlare di piattaforma: del resto possono arrivare al numero di 50 i componenti utilizzati per integrare questa piattaforma in uno smartphone. Troviamo quindi diverse componenti che si affiancano in Snapdragon 8 Gen 1, a partire dalla CPU Kyro e dalla GPU Adreno che rappresentano il core classico di elaborazione sino al DSP Hexagon, all’ISP Spectra per la gestione di tutto quello che è legato all’immagine, al Sensing Hub che gestisce le differenti tipologie di sensori di cui può essere dotato il nostro dispositivo mobile, al Qualcomm Processor Security che si occupa della sicurezza del device e a tutte le componenti per la connettività tanto 5G come Wi-Fi.

reference design Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1

In Snapdragon 8 Gen 1 Qualcomm è intervenuta a migliorare e integrare un po’ tutte queste componenti, con il fine ultimo di poter fornire ai produttori di smartphone una soluzione hardware completa che renda i propri prodotti mobile ancora più completi, potenti e flessibili senza però trascurare l’importante tema dell’autonomia di funzionamento con batteria. Vediamoli singolarmente così da capire cosa potranno offrire gli smartphone top di gamma di nuova generazione al debutto nel corso del 2022.

Nuove architetture per CPU e GPU

Lo smartphone è sempre più un dispositivo pensato per elaborazioni impegnative, che richiedono una notevole potenza di calcolo: da questo nasce la necessità, con il debutto di nuove generazioni di SOC, di assicurare un costante incremento delle prestazioni velocistiche tanto dal versante CPU come da quello GPU. Non dobbiamo inoltre trascurare il fatto che i dispositivi mobile sono quelli più utilizzati dai videogiocatori: da qui la ricerca di frames al secondo medi sempre più elevati anche con i titoli più recenti e complessi.

In Snapdragon 8 Gen 1 Qualcomm è intervenuta aggiornando la propria componente CPU Kyro con una soluzione di nuova generazione, ottenendo un incremento medio delle prestazioni del 20% con un 30% di riduzione media dei consumi.

L’architettura della CPU Kyro vede 4 core Efficient affiancati a 4 core Performance, dei quali uno è definito come Prime in quanto opera ad una frequenza di clock superiore: si tratta dello stesso tipo di approccio adottato anche dai SOC di precedente generazione, massima espansione dell’approccio big.LITTLE sviluppato da ARM. I core Performance sono basati sulla nuova architettura Cortex-X2, che per la prima volta debutta in un SOC mobile: quello più spinto ha frequenza di clock di 3GHz ed è abbinato ad una cache L2 da 1MB, mentre i 3 core performance hanno frequenza di clock di 2,5GHz. Per i 4 core Efficiency la frequenza di clock è pari a 1,8GHz, mentre tutti i core hanno accesso ad una cache L3 condivisa da 6MB.

Qualcomm ha fornito unicamente questa slide per delineare le prestazioni delle componenti CPU e GPU in Snapdragon 8 Gen 1, mettendo a confronto il nuovo arrivato con la soluzione Snapdragon 888 di precedente generazione oltre a due SOC concorrenti non meglio precisati, che a logica è possibile si trattino di soluzioni sviluppate da Samsung e da Apple. Più che il superiore livello prestazionale Qualcomm vuole con questa slide evidenziare come la nuova piattaforma sia in grado di assicurare un livello di prestazioni molto elevato che si mantiene nel corso del tempo: questo risultato è figlio dell’utilizzo di tecnologia produttiva a 4 nanometri oltre che del lavoro combinato con i produttori di smartphone per la gestione del sistema di dissipazione implementato all’interno del dispositivo mobile.

Difficile, con questi pochi dati, poter trarre una conclusione sul livello prestazionale ottenibile con gli smartphone basati su Snapdragon 8 Gen 1: ne sapremo di più nel corso dei primi mesi del 2022, quando debutteranno sul mercato i primi prodotti basati su questa piattaforma.

Per la GPU Adreno Qualcomm dichiara, nella nuova piattaforma, un incremento delle prestazioni nel rendering grafico del 30% come media affiancato da una riduzione del 25% circa nel consumo: si tratta di un’architettura di nuova generazione, per la quale l’azienda non ha al momento fornito informazioni dettagliate. La sensazione è che Qualcomm, con Snapdragon 8 Gen 1, voglia puntare l’attenzione sulle funzionalità legate all’intelligenza artificiale e alle capacità del comparto fotocamera più che sulle caratteristiche tecniche di GPU e CPU, cosa che invece è avvenuta in passato. Un cambio di direzione nella comunicazione che vuole forse essere maggiormente accessibile al vasto pubblico ma che non permette forse di cogliere appieno le novità architetturali, così importanti per una piattaforma che vuole rappresentare il riferimento nel mercato degli smartphone del 2022.

Snapdragon elite gaming è il programma sviluppato da Qualcomm da alcuni anni a questa parte, grazie al quale gli smartphone basati su architettura dell’azienda americana possono beneficiare di un pacchetto di oltre 50 funzionalità specifiche per il gaming. Si passa dalla possibilità di abilitare frequenze di refresh elevate ad un supporto con driver aggiornati rilasciati periodicamente così come avviene nel mondo delle GPU per sistemi PC. Con Snapdragon 8 Gen 1 Qualcomm ha introdotto 3 nuove funzionalità specifiche in Snapdragon elite gaming:

• Adreno Frame Motion Engine: più fps nel gioco a parità di consumi, o fps invariati con consumi più contenuti;
• supporto di funzionalità tipiche del mondo desktop, come il volumetric rendering;
• supporto a variable rate shading Pro (VRS PRO), per una più efficiente gestione del bilanciamento tra CPU, GPU e risparmio energetico mantenendo un predefinito livello di frames al secondo.

Adreno Control Panel è un tool che permette al possessore dello smartphone basato su piattaforma Snapdragon 8 Gen 1 di personalizzare varie impostazioni di funzionamento della GPU attraverso una interfaccia semplice e pratica. Da questo pannello è possibile anche abilitare il download dei driver aggiornati, quando disponibili, gestire il livello di Anti Aliasing, risoluzione e limite superiore agli fps.

Snapdragon 8 Gen 1 è infine la prima piattaforma a implementare il supporto alla tecnologia Audiokinetic in abbinamento a quella Snapdragon Sound Technology, con la quale è possibile ottenere una qualità audio comparabile a quella delle moderne console.

Fotocamera: video sino a 8K HDR

Con il nome di Snapdragon Sight Qualcomm raccoglie tutte le funzionalità avanzate legate alla gestione della fotocamera che sono state implementate all’interno di Snapdragon 8 Gen 1. L’importanza del comparto fotografico e video nei moderni smartphone è ben evidente, trattandosi di una delle più frequenti funzionalità con la quale vengono sfruttati i dispositivi mobile. La prima novità riguarda l’architettura dell’ISP Spectra, che per la prima volta è ora a 18bit: questo permette al SOC di gestire sino a 4.096 più informazioni provenienti dalla fotocamera rispetto alle precedenti architetture a 14bit, per una resa qualitativa ancora più elevata.

La capacità di elaborazione del SoC raggiunge un picco di 3,2 Gigapixels al secondo (contro i 2,7 Gigapixels massimi della precedente generazione): in questo modo è possibile elaborare sino a 240 scatti da 12MP ciascuno al secondo, il doppio di quanto possibile con la precedente generazione. Grazie all’engine a 18bit è possibile ottenere un incremento della gamma dinamica di 4 stops rispetto alla precedente generazione, oltre a fornire agli appassionati di fotografia scatti in RAW a 18-bit che potranno essere elaborati in post produzione con i principali pacchetti per la gestione di immagini RAW.

Il mega multi-frame engine integrato in Snapdragon 8 Gen 1 raccoglie le informazioni catturate da 30 immagini ottenute con un singolo scatto, un numero 5 volte superiore alla precedente generazione di questa tecnologia. In questo modo è possibile selezionare le parti migliori di ciascuna immagine, combinandole tra di loro per ottenere uno scatto finale dalla qualità più elevata possibile, che sia più brillante anche in condizioni di scarsa illuminazione mantenendo dettaglio senza effetti di sfuocatura e perdita di definizione.

E’ possibile catturare contemporaneamente flussi video 8K ora anche con supporto HDR e scatti fotografici a 64MP; l’architettura a triplo ISP permette di catturare flussi fideo e/o scatti da 3 fotocamere contemporaneamente, gestendo i 3 scatti con qualità sino a 36MP oppure un singolo scatto da 108MP, con raffica di 30 fotogrammi al secondo.

demo video Bokeh con ArcSoft

La cattura di video 4K può beneficiare del nuovo Bokeh Engine dedicato, che abbiamo visto in funzione in una demo: interviene in tempo reale direttamente sul device, abilitando il Bokeh così da far risaltare il soggetto in primo piano rispetto allo sfondo che viene automaticamente sfuocato. Il Bokeh Engine opera congiuntamente con il software ArcSoft, che deve quindi essere abbinato alla piattaforma affinché questa funzionalità possa venir abilitata.

L’abbinamento all’intelligenza artificiale attraverso le reti neurali permette di gestire in automatico tanto l’esposizione come la messa a fuoco, accelerando anche il riconoscimento del volto per lo sblocco delle funzionalità dello smartphone. L’integrazione di un quarto ISP all’interno del Sensing Hub permette di sbloccare il telefono semplicemente guardandolo, senza dover toccare lo schermo per attivarlo: merito di questo risultato è anche legato all’utilizzo dell’intelligenza artificiale.

Una delle demo di Snapdragon 8 Gen 1 che abbiamo potuto provare mostra le capacità di questa piattaforma nella gestione di scatti panoramici, che arrivano a coprire un angolo di campo di 140° con un singolo scatto, senza che si manifestino fenomeni di distorsione o perdita di dettaglio nei particolari. Nella demo fornita da Qualcomm si nota il comportamento del nuovo SoC a confronto con un non meglio identificato concorrente, contro il quale riesce a fare meglio in termini di angolo ripresa visualizzato all’interno dello scatto. Sarà in ogni caso scelta specifica del produttore dello smartphone di implementare un comparto ottico che permetta di sfruttare al meglio questa funzionalità della nuova piattaforma

Connettività: sempre più 5G al centro

Snapdragon 8 Gen 1 integra ovviamente un modem con tecnologia 5G, che per la prima volta è di tipo 10 Gigabit oltre che il primo Release 16 5G: parliamo della soluzione Snapdragon X65 5G Model-RF System di quarta generazione che non solo assicura superiore velocità nel download dalla rete ma fornisce accesso ad un maggior numero di network 5G a livello mondiale, supporto multi-SIM e più efficiente gestione energetica così da ridurre l’impatto sulle batterie.

Questa nuova soluzione di connettività combina ovviamente supporto a reti Sub6 e mmWave per la connettività 5G; oltre a velocità di download molto elevate questa soluzione permette di raggiungere una velocità di 3,5 Gbps quale massimo nell’upload di dati. Qualcomm ha dimostrato questa funzionalità con una videoconferenza in risoluzione 8K HDR fatta tra le Hawaii, dove il Tech Summit si sta svolgendo, e la sede di Verizon in New Jersey: video fluido e con ottima resa qualitativa, tutto gestito su rete 5G.

Cristiano Amon, CEO e Presidente di Qualcomm, ha sottolineato la necessità di accelerare l’adozione di reti 5G mmWave a livello globale in quanto questa tecnologia offre superiori potenzialità in termini di velocità di trasmissione. Arrivare ad una ampia diffusione di reti mmWave richiede un intervento complessivo dell’industria delle telecomunicazioni, nel quale Qualcomm vuole (e per certi versi deve) svolgere un ruolo trainante. Da anni si parla della progressiva diffusione delle reti 5G e tra 2020 e 2021, nonostante la pandemia globale, l’industria nel complesso ha espanso in modo rilevante la diffusione delle reti 5G: la direzione, nelle parole di Qualcomm, è chiaramente tracciata e non resta che continuare a percorrere questa strada verso l’espansione.

Anche il comparto Wi-Fi è stato aggiornato con la soluzione Qualcomm FastConnect 6900 Mobile Connectivity System: viene ora supportata la velocità di trasmissione Wi-Fi sino a 3,6Gbps, tanto su rete Wi-Fi 6 come 6E.

L’Intelligenza artificiale al centro di ogni elaborazione

Nel corso degli ultimi anni abbiamo registrato un costante aumento delle capacità di elaborazione dei SoC della famiglia Snapdragon, tanto per il comparto CPU come per quello GPU. Più di questi due aspetti è però la logica dedicata all’intelligenza artificiale ad aver visto i più netti balzi in avanti, che raggiungono nuove vette con la settima generazione di AI Engine integrata in Snapdragon 8 Gen 1. Qualcomm dichiara infatti un incremento delle prestazioni con elaborazioni di intelligenza artificiale nel nuovo SoC che può raggiungere le 4 volte, grazie all’abbinamento tra le innovazioni a livello hardware e la nuova ottimizzazione nel layer software.

Nello specifico Qualcomm è intervenuta sull’Exagon processor, cuore delle capacità di elaborazione con intelligenza artificiale, raddoppiando la potenza di elaborazione dei tensor core e per la componente vector raddoppiando il quantitativo di large-shared memory. Questo ha permesso di ottenere un incremento delle prestazioni sensibile, affiancato però da un contenimento dei consumi che Qualcomm quantifica in un 70% rispetto alla soluzione Hexagon di precedente generazione.

L’engine Exagon è ora in grado di gestire anche la tecnica di Mixed Precision: a discrezione dello sviluppatore dell’applicazione in uso, grazie al Qualcomm Neural Processing SDK, è possibile gestire elaborazioni INT8 + INT16 così da ottenere un bilanciamento tra risorse di elaborazione, tanto in termini di velocità come di consumi, e accuratezza nel calcolo di intelligenza artificiale che viene eseguito.

Qualcomm ha fornito alcune stime dell’incremento prestazionale ottenibile con elaborazioni di intelligenza artificiale grazie alla nuova piattaforma Snapdragon 8 Gen 1: si arriva ad un 4x rispetto a Snapdragon 888, risultato che viene giustificato in parte dalle innovazioni a livello architetturale e in parte dall’ottimizzazione nel layer software.

Come già visto per le prestazioni delle componenti CPU e GPU anche per l’AI Qualcomm ha introdotto un confronto con due soluzioni concorrenti non meglio specificate, mostrando come con alcuni set di elaborazioni il nuovo Snapdragon 8 Gen 1 riesca a far registrare un netto balzo in avanti. Crediamo, nuovamente, che si tratti delle soluzioni concorrenti di Apple e Samsung ma non nello specifico di quale SOC si tratti tra le proposte di queste due aziende.

La terza generazione di Sensing Hub opera restando sempre attivo, registrando le attività che vengono svolte dall’utente quando ha tra le mani lo smartphone e tenendone traccia. L’inserimento all’interno del Sensing Hub di un quarto ISP sempre attivo permette alla nuova piattaforma di sbloccare l’accesso allo smartphone anche senza che ne venga fisicamente toccato lo schermo o uno dei pulsanti, semplicemente con la fotocamera sempre attiva che monitora cosa l’utente vuole fare con il dispositivo: si tratta di una funzionalità molto utile e pratica per l’utente, che in questo modo può avere accesso alle informazioni contenute sullo schermo senza toccarlo ma attivandolo semplicemente con il riconoscimento del volto.

Uno degli utilizzi del rinnovato engine di intelligenza artificiale integrato nei SoC Snapdragon di nuova generazione è quello proposto in collaborazione con Google. Le due aziende hanno infatti annunciato che il Google Cloud Vertex AI Neural Architecture Search (NAS) verrà utilizzato dalle nuove piattaforme mobile basate su SoC Snapdragon, per la prima volta supportato in hardware in un chip mobile, permettendo di costruire modelli di intelligenza artificiale in un lasso di tempo molto più contenuto.

La sicurezza al centro di tutto

Con l’annuncio di Snapdragon 8 Gen 1 Qualcomm sposta i riflettori sulla prossima generazione di smartphone Android top di gamma previsti al debutto nel corso del 2022. Non è stato fatto nessun annuncio in merito ma è presumibile che i primi prodotti vedranno la luce già verso la primavera, con il Mobile World Congress di Barcellona quale potenziale sede di presentazione di alcuni modelli.

Avremo modo nei prossimi giorni di testare uno smartphone reference design basato sulla nuova piattaforma dell’azienda americana. Quello che sino ad ora è stato possibile cogliere allo Snapdragon Tech Summit è la direzione che Qualcomm vuole dare alle proprie piattaforme mobile. Più che di CPU e GPU l’attenzione è verso le capacità del comparto fotocamera e il contributo che l’intelligenza artificiale può portare nelle varie modalità di utilizzo pratiche degli smartphone, passando dall’intrattenimento anche con i videogiochi sino proprio alla realizzazione di scatti e video. Sembrano essere questi gli ambiti che permettono di registrare i maggiori passi in avanti con una nuova generazione di piattaforma mobile, con CPU e GPU che seguono invece una cadenza di miglioramento più regolare e prevedibile.

Tutto questo, però, senza trascurare l’aspetto della sicurezza che è un sottofondo in tutte le componenti su cui è basata la piattaforma Snapdragon 8 Gen 1. Il tema della protezione dei dati e dell’utilizzo sicuro delle reti di comunicazione è del resto sempre più fondamentale: un dispositivo che sia veloce e potente ma che non metta al primo posto la sicurezza non risponde infatti alle necessità dei consumatori.

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