Google Tensor G3: все, что нужно знать о процессоре для Pixel 8

Флагманские смартфоны компании Google нового поколения — Google Pixel 8 — уже готовы и включают в себя новый процессор Tensor G3. Это третье поколение чипсетов Google для мобильных устройств, которое, судя по названию, значительно улучшит производительность прошлогоднего Tensor G2.

Однако на презентации компания не уделила особого внимания на процессоре Tensor G3. Поэтому давайте разберемся, какие новшества были в него внедрены и как он смотрится на фоне конкурентов.

Описание процессора

Процессор Tensor G3, используемый в смартфонах Google Pixel 8, оснащен одним мощным ядром Arm Cortex-X3 с тактовой частотой 2,91 ГГц, четырьмя высокопроизводительными ядрами Cortex-A715 с частотой 2,37 ГГц и четырьмя энергоэффективными ядрами Cortex-A510 с частотой 1,7 ГГц. В сравнении с уровнем производительности процессоров Tensor и Tensor G2 на 2020 год, это заметный шаг вперед Изменения знаменуют полный переход Google на использование 64-битных ядер. Однако компания не стала внедрять новейшие ядра Cortex-X4, A720 и A520, которые предназначены для процессоров следующего поколения, подобных Snapdragon 8 Gen 3.

Стоит заметить, что частота Cortex-X3 почти не изменилась в сравнении со старым Cortex-X1, несмотря на то что Google перешла на более современное производственное оборудование. Для сравнения, на Snapdragon 8 Gen 2 частота X3 достигает 3,19 ГГц.

В результате максимальная одноядерная производительность стала немного выше, чем в прошлом году, и при этом заметно улучшилась энергоэффективность при тех же нагрузках. В Tensor G3 девять ядер, по сравнению с восемью ядрами в прошлых поколениях процессора. Это улучшает многоядерную производительность.

Процессор A715 при аналогичных тактовых частотах и объеме кэш-памяти может демонстрировать такую же производительность, как и X1. Можно предположить, что компания Google, возможно, в первую очередь нацелена не на производительность. Таким образом, спорное решение с двумя мощными ядрами, скорее всего, не будет использоваться. Тем не менее, четыре ядра процессора A715 явно будут более производительными, чем предыдущая модель, а A510 с меньшей мощностью должен еще больше улучшить энергоэффективность и время работы от батареи.

В целом, кажется, что Google применяет несколько иной подход к созданию своего третьего поколения SoC. Мы наблюдаем чип, который больше ориентирован на энергоэффективность.

Вероятно, Google таким образом компенсирует возможные проблемы с производством процессоров у Samsung.

Я ожидаю, что Google теперь будет меньше зависеть от мощных процессорных ядер для выполнения задач машинного обучения, по сравнению с прошлым. Новый TPU в Tensor G3 намного мощнее, а последние поколения CPU и GPU ядер также обладают большей производительностью. Кстати, говоря о графике…

Графические возможности

Tensor G3 использует графический процессор Arm Mali-G715.

Стоит отметить, что используется маркировка Mali-G715, а не Immortalis (Immortalis — это 10 ядер G715 и больше). Это говорит о том, что аппаратной поддержки трассировки лучей в Tensor G3 нет (бенчмарки с трассировкой лучей тоже не запускаются). Это еще раз делает Pixel 8 разочарованием для хардкорных мобильных геймеров. Хотя это все еще нишевое функциональное решение, но многим бы хотелось иметь более продвинутые графические характеристики на смартфоне, поддерживаемом семью годами программного обеспечения.

Несмотря на это, компания Arm заявляет о 15% приросте производительности при обработке изображений, двукратном улучшении в задачах машинного обучения и 15% повышении энергоэффективности по сравнению с предшествующим поколением Mali-G710. Безусловно, любители игр могут рассчитывать на улучшение производительности по сравнению с прошлогодними моделями, однако смартфоны Pixel 8 и 8 Pro по-прежнему относятся к среднему ценовому сегменту и не смогут сравниться с лучшими игровыми решениями на базе Android.

Что еще нового в Tensor G3?

К сожалению, компания Google сохраняет в строжайшей тайне информацию о своем TPU для машинного обучения. Однако она все же поделилась некоторыми сведениями о его новых функциях. Теперь компания Google запускает «базовые модели» для своих облачных возможностей ИИ непосредственно на Tensor G3. Иными словами, это упрощенные и менее точные версии сложных генеративных моделей компании Google, которые больше не зависят от подключения к сети.

Такие функции, как «Best Take», обновленный «Magic Eraser» и улучшенная функция преобразования текста в Google Assistant, используют усовершенствованные возможности чипа TPU. Несмотря на это, в таких функциях, как режим «Video Boost» в Pixel 8 Pro, компания Google по-прежнему опирается на возможности облачных вычислений.

Если говорить о мультимедийной поддержке, то Tensor G3 является первым мобильным процессором, поддерживающим кодирование AV1, которое позволяет использовать более эффективные форматы видео. Однако стандартное приложение rамеры для Pixel 8 по умолчанию сохраняет видео только в форматах H264 или HEVC, по крайней мере на данный момент.

Однако все это немного омрачается тем фактом, что чипы Tensor до сих пор разрабатывались в сотрудничестве с компанией Samsung. Несмотря на наличие в них компонентов, созданных Google, ключевые особенности их архитектуры заимствованы у чипсетов Exynos от Samsung.

К сожалению, ситуация не изменится и для будущих Tensor G3 и всех последующих Tensor G4.

Google Tensor G4

По данным издания The Information, компания Google изначально планировала выпуск серии смартфонов Pixel в 2024 году с «полностью настраиваемой» SoC под кодовым названием «Redondo» (внутреннее обозначение — RDO). Эта система должна была быть создана по техпроцессу компании TSMC. Тем не менее, из-за нарушения сроков, чип не успел войти в состав смартфона Pixel 9, релиз которого запланирован на 2024 год (так как разработка чипов — это длительный процесс, обычно стартующий за несколько лет до выхода продукта).

Однако судьба Pixel 9 остается под вопросом. В связи с тем, что «Redondo» не будет выпускаться, для Google стал необходим другой чип, которым предположительно станет Tensor G4. Возможным решением данной проблемы является использование нового чипа с кодовым названием «Zuma Pro».

Новый чип по-прежнему представляет собой полузаказную разработку, выполненную совместно с подразделением Samsung System LSI, и его обновление будет иметь менее масштабный характер по сравнению с изначальным планом. Это напоминает ситуацию с Tensor G2 («Whitechapel Pro»), который был относительно скромным обновлением в сравнении с оригинальным Tensor («Whitechapel»).

Также стоит отметить, что Google уже ведет работу над новым поколением полностью настраиваемого чипа Tensor, имеющего кодовое название «Laguna Beach» (либо просто «Laguna»), для устройств Pixel 2025.

Вероятно, может быть не до конца понятен смысл терминов «полностью настраиваемый» и «полунастраиваемый» в контексте разработки SoC. Чтобы прояснить данный момент, стоит обратиться к истории создания чипов Tensor и к тому, как она изменится после преобразования.

Как разработать SoC

Вероятно, Google впервые столкнулась с необходимостью разработки собственной SoC следующим образом: несколько лет назад компания задумала объединить результаты работы уже существующих аппаратных подразделений (например, ядро Pixel, компонент безопасности Titan и процессор TPU Edge), создав единый чип для смартфонов, который бы идеально соответствовал ее нуждам и требованиям.

На тот момент отдел разработки чипов в Google (известный как gChips) был небольшим, поэтому создание полноценной SoC с самого начала было бы сложным (если не невозможным) процессом. Вместо этого компания решила найти партнера, который мог бы помочь в тех аспектах разработки, с которыми она не могла справиться самостоятельно, в то время как ее команда занималась работой над компонентами, оказывающими непосредственное влияние на пользовательский опыт смартфонов Pixel.

В начале 2020 года компания Samsung создала новое подразделение под названием «Custom SoC», которое занимается поддержкой новых заказчиков чипсетов. Samsung планирует использовать свою обширную базу IP-блоков (от процессоров до 5G модемов), опираясь на опыт работы со множеством устройств.

Google должна была подготовить список требований, включающий аппаратные компоненты, которые она хотела бы видеть в SoC, и конкретные параметры, например, уникальную компоновку ядер процессора 2+2+4 в Tensor. После этого компания Samsung приступила к работе над проектом, используя свои обширные базы IP для создания остальной части SoC согласно требованиям. В это время Google начала работу по подготовке своих аппаратных компонентов для поставки их в Samsung, с целью последующей интеграции. Затем Samsung начала работу над дизайном чипа и изготовила его на своем заводе.

После этого компания Samsung оказывала поддержку Google на начальных этапах работы над чипом и помогала в дальнейших решениях возникающих проблем и устранении ошибок, а также предоставила программное обеспечение для некоторых компонентов дизайна чипа.

Благодаря данному сотрудничеству, Google смогла выпустить на рынок первую собственную разработку с значительно меньшим количеством ресурсов, чем потребовалось бы для самостоятельной разработки Tensor.

Какие именно изменения произойдут с «Redondo» и «Laguna Beach»? Теперь Google возьмет на себя все этапы процесса разработки, которые ранее выполняла компания Samsung.

Сначала она должна будет получить необходимые аппаратные блоки IP, разработав их самостоятельно или получив лицензию у третьей стороны. Есть множество компаний, предлагающих подобные услуги. Например, Arm, Cadence, Synopsys и… Samsung. Вероятно, что Google продолжит использовать некоторые блоки IP, изначально примененные в чипах Exynos в своих «уникальных» чипах. Но характер дизайна станет гораздо более настраиваемым.

Разработчики Google также должны будут заниматься верификацией и проектированием чипов. Это два сложных этапа. Кроме того, разработчики будут взаимодействовать с заводами, производящими микросхемы (например, с TSMC), и выполнять другие действия, которые могут возникнуть в процессе. Возможно, многие программы придется написать с нуля. И Google не сможет больше не обращаться к Samsung за поддержкой.

Как это будет происходить на практике? Скорее всего, в ближайшем будущем мы не увидим радикальных изменений в будущих чипах Tensor. Переход к полностью настраиваемым технологиям — это стремление к независимости, которое позволит Google адаптировать свои чипы в большем диапазоне, чем сейчас, но это не волшебство, а просто следующий логический шаг в эволюции Tensor. Однако можно понять, что это позволит использовать литейное оборудование TSMC, которое сейчас предлагает технологические процессы, значительно более продвинутые, чем у Samsung.