É aquela época do ano em que o colossus da indústria Arm revela sua nova linha de CPUs e GPUs que alimentarão os smartphones do ano seguinte. No ano passado, a Arm revelou pela primeira vez CPUs baseadas na arquitetura Armv9, juntamente com sua linha de GPU Mali renomeada.
Então, o que a empresa tem reservado, desta vez? E o que isso significa para os smartphones de 2023? Bem, há muito para ver, então junte-se a nós enquanto desmontamos as coisas.
CPUs Armv9 de segunda geração da Arm
A Arm anunciou uma nova geração de CPUs Armv9, nomeadamente o Cortex-X3 e o Cortex-A715. A empresa também anunciou um Cortex-A510 “atualizado”, mas mais sobre isso daqui a pouco.
Começando com o núcleo de CPU mais capaz, o Cortex-X3 continua de onde o Cortex-X2 parou. É um núcleo focado no desempenho, com o Arm reivindicando um aumento de desempenho de 22% na próxima geração em comparação com os mais recentes telefones Android que executam o Cortex-X2. Arm diz esperar um aumento de desempenho de 34% em comparação com o mais recente laptop “mainstream”, embora executando um Intel Core i7 1260p (a 28 watts) em vez de um Cortex-X1 ou X2. No entanto, o designer do chip também observa um aumento de 11% no IPC em comparação com um Cortex-X2 usando o mesmo processo.
Curiosamente, a Arm não divulgou reivindicações específicas para ganhos de eficiência. No entanto, ele compartilhou um gráfico que mostra o Cortex-X3 consumindo menos energia na maioria dos casos do que o Cortex-X2, embora um Cortex-X3 no máximo ainda consumisse mais energia (embora com desempenho compreensivelmente superior também). Confira o gráfico abaixo.
O segundo novo núcleo de CPU anunciado foi o Cortex-A715, retomando de onde o Cortex-A710 parou. Isso desempenhará o papel de núcleo médio em configurações de CPU de domínio de energia tripla, onde é necessário um equilíbrio saudável de energia e eficiência. É importante ressaltar que o Cortex-A715 agora é apenas de 64 bits, enquanto o modelo A710 anterior manteve o suporte de 32 bits.
Arm diz que o Cortex-A715 desfruta de um aumento de desempenho de 5% em relação ao Cortex-A710 no mesmo nível de potência e usando o mesmo processo de fabricação. Este é um ganho muito mais modesto do que o aumento de 10% do Cortex-A710 em relação ao Cortex-A78 no mesmo processo de fabricação. Felizmente, o designer do chip também está reivindicando um ganho de eficiência mais impressionante de 20%, o que se traduzirá em uma grande vitória para a vida útil da bateria.
Apesar do aumento de desempenho aparentemente modesto à primeira vista, Arm afirma que o Cortex-A715 pode atingir o mesmo nível de desempenho que o Cortex-X1 – introduzido como o núcleo pesado em 2020 e atualmente alimentando o Google Tensor SoC.
Finalmente, a Arm também anunciou um pequeno núcleo de CPU Cortex-A510 “atualizado”. Isso é praticamente idêntico ao Cortex-A510 do ano passado, economizando 5% de ganho de eficiência no mesmo processo e suporte opcional de 32 bits. Isso representa uma mudança em relação à geração anterior, quando o pequeno núcleo era apenas de 64 bits.
Immortalis: a primeira GPU da Arm com ray-tracing
A Arm também teve alguns anúncios relacionados à GPU para compartilhar, começando com uma nova GPU principal apelidada de Immortalis-G715. A adição do nome Immortalis pode ser garantida, pois é o primeiro núcleo gráfico da Arm a oferecer recursos de rastreamento de raio habilitados por hardware.
Para os não iniciados, o ray tracing é uma técnica de renderização gráfica usada para simular melhor a maneira como a luz ilumina uma cena. Os consoles PS5 e Xbox Series, bem como os PCs para jogos, usam ray tracing habilitado para hardware para fornecer sombras, reflexos e iluminação com melhor aparência em videogames.
Arm diz que o bloco de rastreamento de raios na GPU Immortalis requer apenas cerca de 4% da área central do sombreador, mas oferece uma melhoria de 300% em relação ao rastreamento de raios baseado em software muito mais lento. Certamente parece que esse recurso não tem um custo de área significativo.
Caso contrário, a nova GPU principal é uma peça baseada em Valhall de quarta geração e traz um aumento de desempenho de 15% e ganho de eficiência de 15% em relação à geração anterior Mali-G710. A Arm também está reivindicando uma melhoria de aprendizado de máquina dupla mais impressionante em relação à GPU do ano passado, apontando melhorias para tarefas como fotografia computacional e aprimoramento de imagem.
O Immortalis-G715 está disponível com 10 a 16 núcleos shader, comparado ao Mali-G710 que está disponível com sete a 16 núcleos shader. Caso contrário, a GPU também ganha sombreamento de taxa variável pela primeira vez, seguindo os passos da rival Qualcomm.
A Arm também está oferecendo a GPU Mali-G715 (ou seja, sem a marca Immortalis) para uso intermediário superior. Esta é essencialmente a GPU Immortalis sem ray tracing e com sete a nove núcleos shader. Já vimos uma tendência semelhante da empresa antes, já que suas GPUs de gama média mais recentes eram basicamente idênticas às suas contrapartes principais, exceto por terem menos núcleos de sombreamento.
| Armar GPUs Valhall de 4ª geração | Immortalis-G715 | Mali-G715 | Mali-G615 |
|---|---|---|---|
| Hardware Ray Tracing? | Sim | Não | Não |
| Sombreamento de taxa variável? | Sim | Sim | Sim |
| Evolução do mecanismo de execução | Sim | Sim | Sim |
| Contagem de núcleos do sombreador | 10-16 núcleos | 7-9 núcleos | 1-6 núcleos |
| Fatias de cache L2 (até 1.024kb) | 2 ou 4 | 2 ou 4 | 1, 2 ou 4 |
A empresa também não para por aí, pois também anunciou a GPU Mali-G615. Isso continua a tendência de queda com um a seis núcleos de sombreamento, mas ainda oferece sombreamento de taxa variável e outros benefícios de desempenho/eficiência associados.
O que isso significa para os principais telefones de 2023?
Esperamos que todos esses novos núcleos de CPU alimentem os principais processadores da Qualcomm, Samsung e Mediatek no final de 2022/2023, ou seja, o Snapdragon 8 Gen 2, Exynos 2300 e qualquer que seja o Dimensity 9000 de próxima geração.
No entanto, não apostaríamos que o Cortex-X3 chegasse em processadores intermediários, pois esses chipsets tradicionalmente usavam apenas núcleos médios e pequenos. Na verdade, a Qualcomm é a única a anunciar um chipset de gama média com núcleos de CPU A710 e A510 de geração atual (o Snapdragon 7 Gen 1). Portanto, não apostaríamos no Cortex-A715 aparecendo em processadores de médio porte tão cedo, já que os fabricantes de chips optam por designs mais antigos.
No entanto, a afirmação da Arm de que o Cortex-A715 tem níveis de desempenho do Cortex-X1 é um bom presságio para os fabricantes de chips que acabam usando-o para processadores de médio porte. Esses SoCs podem oferecer um grande aumento no desempenho da CPU sem um aumento correspondente no consumo de energia, como vimos com os recentes processadores emblemáticos.
Quanto à GPU Immortalis-G715? A Qualcomm e a Samsung já oferecem suas próprias GPUs exclusivas em suas peças Adreno e AMD Xclipse, respectivamente. A Mediatek ainda depende das GPUs Arm para seus chipsets de última geração, o que significa que esperamos ver o SoC principal da empresa em 2023 ostentando a GPU Immortalis.
A Samsung e a Mediatek empregam GPUs Arm em seus processadores de médio porte, então teremos que esperar e ver se as duas empresas adotam o Mali-G715 ou Mali-G615 em seus SoCs mais baratos no próximo ano.
Devemos esperar apenas telefones de 64 bits no próximo ano?
Em outubro de 2020, a Arm anunciou que as CPUs da Arm se tornariam de 64 bits apenas a partir de 2022. Bem, estamos em 2022 e isso é tecnicamente verdade. O Cortex-X3 e o Cortex-A715 são designs apenas de 64 bits, enquanto o Cortex-A510 é tecnicamente uma peça apenas de 64 bits com suporte opcional de 32 bits para IoT e casos de uso herdados.
As peças estão se unindo para permitir um futuro somente de 64 bits, com a Google Play Store exigindo que todos os aplicativos enviados tenham suporte de 64 bits, enquanto uma aliança de loja de aplicativos Xiaomi/Oppo/Vivo na China anunciou que os aplicativos enviados precisam ter suporte de 64 bits.
Estamos mais perto do que nunca de que apenas telefones Android de 64 bits sejam uma realidade, mas isso pode causar problemas para alguns aplicativos herdados.
Existem alguns obstáculos no caminho de uma experiência Android somente de 64 bits. Por um lado, ainda pode haver alguns aplicativos de 32 bits não disponíveis na Play Store que ainda não fizeram a transição para 64 bits.
A decisão de oferecer telefones somente de 64 bits em 2023 significaria que esses aplicativos atípicos não seriam executados. Isso provavelmente não afetaria a grande maioria dos usuários, mas aqueles que dependem de aplicativos antigos de repositórios de aplicativos de terceiros podem enfrentar problemas.
No entanto, certamente parece certo que veremos o Android mudar para apenas 64 bits nos próximos anos, especialmente depois que o iOS fez o mesmo em 2017. Então, novamente, o Google não exerce o mesmo nível de controle no Android globalmente como a Apple faz no iOS.
Ray-tracing para finalmente ser uma coisa do mundo real?
Tem sido o domínio dos computadores desktop e dos consoles de jogos mais recentes há alguns anos, mas o ray tracing acelerado por hardware está lentamente se tornando uma realidade no celular. O Exynos 2200 da Samsung lançado no início deste ano foi o primeiro a oferecer suporte a esse recurso gráfico, tornando o Immortalis-G715 a segunda GPU a oferecer esse recurso e a primeira GPU móvel da Arm com essa tecnologia.
O ray tracing baseado em hardware deve permitir melhor iluminação, sombras e reflexos em títulos compatíveis. No entanto, a verdadeira questão é se realmente veremos jogos para celular com esse recurso. Ainda não vimos nenhum jogo compatível que possa alavancar a série Galaxy S22, apesar da variante Exynos 2200 oferecer ray tracing baseado em hardware.
A Samsung e a Mediatek provavelmente oferecerão ray tracing habilitado para hardware no próximo ano, mas a Qualcomm precisa oferecer esse recurso para uma adoção mais ampla.
Esperamos que o próximo processador principal da Mediatek e o silício principal da Samsung em 2023 suportem o ray tracing. Ao dizer isso, a participação da Samsung e da Mediatek no mercado de mais de US$ 500 é relativamente pequena, já que a Qualcomm supostamente responde pela maior parte desse segmento globalmente. Portanto, a Qualcomm precisa oferecer ray-tracing baseado em hardware se realmente quisermos ver uma adoção significativa entre dispositivos e jogos no espaço Android. Na verdade, pode ser necessário que a Apple suporte o ray tracing acelerado por hardware para que a tecnologia tenha uma adoção mais ampla nos dispositivos móveis em geral.
Também deve ser dito que o ray tracing geralmente incorre em uma penalidade de desempenho nos consoles, forçando os desenvolvedores a reduzir outras áreas como resolução, taxa de quadros, anti-aliasing e muito mais. Portanto, você deve esperar esses mesmos compromissos em jogos para celular se o hardware de rastreamento de raios se tornar popular nos telefones. Há também um argumento a ser feito de que o desempenho sustentado é uma prioridade maior no celular no momento, já que o Snapdragon 8 Gen 1 e o Exynos 2200 veem grandes quedas no desempenho da GPU durante testes de estresse extremos.
2023 pode não ser tão grande para a Arm quanto a mudança de 2022 na arquitetura da CPU, mas a visão da empresa de um futuro Android de 64 bits está começando a tomar forma. No entanto, 2023 certamente parece um grande ano para a Arm quando se trata de seus esforços de GPU, devido a melhorias importantes, como sombreamento de taxa variável, ganhos de eficiência e rastreamento de raios. A escolha do chipset para jogadores móveis será, sem dúvida, mais difícil no próximo ano.
