Сімейство систем на чіпі Samsung Exynos: південнокорейський гігант
| | | |

Сімейство систем на чіпі Samsung Exynos: південнокорейський гігант

Сучасні Android-смартфони оснащуються системами на чипі різних виробників. Лідирують за поширеністю Qualcomm і Mediatek, в бюджетних моделях часто зустрічаються Unisoc, а чіпи Hisilicon вже практично канули в лету. Але є на ринку ще один великий гравець, який може дозволити розробляти власні SoC. Це південнокорейський технологічний гігант Samsung з лінійкою систем на чіпі Exynos. Історія появи…

Сучасні Android-смартфони оснащуються системами на чипі різних виробників. Лідирують за поширеністю Qualcomm і Mediatek, в бюджетних моделях часто зустрічаються Unisoc, а чіпи Hisilicon вже практично канули в лету. Але є на ринку ще один великий гравець, який може дозволити розробляти власні SoC. Це південнокорейський технологічний гігант Samsung з лінійкою систем на чіпі Exynos.

Історія появи

Компанія Samsung напевно не потребує представлення, ось уже понад півстоліття вона розробляє та виробляє високотехнологічні пристрої, відомі у всьому світі. Спектр різноманітної електронної продукції виробництва південнокорейського гіганта дуже широкий. Не оминув він і системи на чіпі для мобільних пристроїв.

Мобільні процесори компанії побачили світ задовго до появи на ринку смартфонів на Android. У 2000 році був випущений один із перших чіпів Samsung, що використовувався в сторонніх продуктах – S3C44B0. Процесор мав одне ядро архітектури ARM7 на частоті до 66 МГц і проводився за техпроцесом 0.25 мкм (250 нм). Найвідомішим пристроєм на ньому стала перша модель лінійки T-Mobile Sidekick, також відома як Danger Hiptop. Цей «дідусь» сучасних смартфонів з монохромним екраном 240 на 160 пікселів вже два десятки років тому міг використовуватися для виходу в інтернет завдяки підтримці GPRS і вбудованій QWERTY-клавіатурі — і все завдяки чіпу Samsung.

Пізніші чіпи серії S3C24xx набули значно більшого поширення через експансію комунікаторів на операційній системі Windows Mobile у середині 2000-х. Ці моделі процесорів поєднувало використання ядра на базі архітектури ARM9 із частотою від 200 до 500 МГц та 32-64 Мб ОЗУ. Використовувався 180- та 130-нм техпроцес. Яскравим прикладом пристроїв з ними може бути популярна лінійка комунікаторів HP iPAQ модельного ряду RZ.

У 2006 році Apple звернулася до Samsung для створення системи на чіпі свого першого смартфона. Samsung виконала замовлення, і серцем iPhone, що дебютував на початку 2007 року, став чіп, який за внутрішнім маркуванням виробника позначався як S3C6400 або S5L8900. SoC мала ядро на основі архітектури ARM11, який отримав частоту 412 МГц, і вироблялася по 90-нм техпроцесу. В одному корпусі з ядром ЦП знаходилося 128 Мб eDRAM пам’яті, що використовувався як оперативна. Вперше для мобільних чіпів Samsung було інтегровано графічний прискорювач, ним став PowerVR MBX Lite. Цей процесор використовувався і в другій моделі «яблучного» телефону – iPhone 3G.

Для розробки процесора наступного iPhone 3GS Apple знову звернулася до Samsung. До складу нового чіпа S5PC100 увійшло модернізоване ядро архітектури Cortex-A8 на частоті 600 МГц, графічний прискорювач і 256 Мб пам’яті LPDDR2. Наступний чіп для iPhone 4 Apple вирішила розробляти самостійно, а південнокорейській компанії лише довірила його виробництво.

Використовуючи досвід, що накопичився, в 2010 році Samsung розробила наступника S5PC100 для власних пристроїв – чіп S5PC110. Він мав модернізоване ядро архітектури Cortex-A8 під кодовою назвою «Hummingbird». Спочатку його ім’ям називався і сам мобільний процесор. Система працювала на частоті 1 ГГц та оснащувалась графічним прискорювачем PowerVR SGX540. До оснащення також входило 512 Мб двоканальної пам’яті LPDDR2. Саме цей SoC отримав первісток флагманської лінійки смартфонів компанії – знаменитий Galaxy S. Пізніше чіп перейменували на Exynos 3 3110, започаткувавши знамениту лінійку процесорів Exynos. Всі наступні системи на чіпі компанії гордо носять цю назву спочатку.

Позначення моделей

У перші роки до складу лінійки систем на чіпі входили лише флагманські моделі, які встановлювали смартфони серії Galaxy S і Galaxy Note. Згодом сімейство поповнилося і бюджетними моделями, призначеними для недорогих смартфонів.

Перший Exynos зарахований фірмою до третього покоління своїх чіпів. Саме тому він носить повну назву Exynos 3 Single 3110, де 3 – покоління, Single – кількість ядер, а 3110 – порядковий номер моделі, перша цифра якого також вказує на покоління. Для сучасних моделей зазвичай вказується лише порядковий номер моделі, що до 9-го покоління процесорів включно зберігав старий чотиризначний вигляд.

У 10-му поколінні процесорів нумерацію змінили, включивши до нього 800 і 900 серію чіпів, молодша з яких містить бюджетні моделі. Починаючи з цього покоління, прибрали і старі згадки про кількість ядер у назві, що використовувалися раніше: Dual, Quad, Hexa і Octa. Останні 11-е та 12-е покоління чіпів входять до лінійок Exynos 1000 та 2000.

Процесори Exynos не мають величезної кількості різних SoC у кожному поколінні, як Qualcomm або Mediatek. Зазвичай щороку випускається одна флагманська модель і пара-трійка чіпів для бюджетних пристроїв. Основне застосування системи на чіпі компанії знаходять у власних моделях смартфонів Samsung – як у флагманських лінійках Galaxy S і Flip, так і в спектрі смартфонів середнього та бюджетного цінових сегментів Galaxy A, M та F. Крім цього, Samsung постачає власні процесори і деяким китайським виробникам смартфонів: чіпи Exynos досить поширені в моделях Vivo, іноді зустрічаються у Motorola та Meizu.

Центральні процесори

Перший Exynos оснащувався доопрацьованим ядром Cortex A8, яке показувало більш високу продуктивність, порівняно з еталонним рішенням ARM. Але вже з наступного покоління компанія стала застосовувати стандартні ядра ARM, обмежуючись лише доведенням їх до високих частот завдяки оптимізації проектування та виробництва чіпів. Для Samsung це не складає труднощів, адже виробничі потужності у неї свої.

З 2016 до 2020 року Samsung оснащувала флагманські чіпи кількома продуктивними ядрами Mongoose на базі ядер ARM, доопрацьованих власними силами. Ці ядра позначаються буквою M та цифрою, що відповідає поколінню ядра. Останнім поколінням Mongoose стало ядро M5, що застосовувалося в Exynos 990. У процесорах компанії Mongoose ядра займали ієрархію високопродуктивних. У перших моделях чотири таких ядра комбінувалися виключно з енергоефективними A53/A55. Пізніше кількість ядер Mongoose скоротила до двох, замінивши прибрану пару на стандартні продуктивні ядра Cortex A75/A76.

Починаючи з 2021 року, на заміну Mongoose у флагманах серії почали використовувати стандартні високопродуктивні ядра ARM серії Cortex-X. У флагмана 2021 Exynos 2100 одне ядро X1 поєднується з трьома A78 і чотирма A55. У новітньому Exynos 2200, який знайшов застосування у флагманських смартфонах компанії 2022 року, встановлено новіше і продуктивніше ядро X2. Це перший процесор компанії, побудований на дев’ятій версії архітектури ARM проти восьмої у попередників. Крім X2, він включає три продуктивних ядра A710 і чотири енергозберігаючих A510.

Інші процесори компанії призначені для смартфонів середнього та низького цінового сегмента. З останніх моделей можна виділити Exynos 1280 та 1080. Вони побудовані на сучасних продуктивних ядрах A78 у комбінації з енергозберігаючими A55. У першої моделі швидких ядер два, енергозберігаючих – шість. Друга модель, незважаючи на менший числовий індекс, є продуктивнішою: ядер обох типів у неї по чотири. Причому серед продуктивних виділено одне Prime-ядро, здатне працювати на частоті вище за інші ядер того ж кластера.

Попереднє покоління процесорів цього цінового сегмента має два старіших ядра A77 разом з тими ж шістьма A55. Це моделі Exynos 880 і 980. Осібно стоїть бюджетний Exynos 850, продуктивних ядер він не має, всі вісім ядер у його складі — енергозберігаючі A55.

Досить старі, але все ще актуальні бюджетні моделі Exynos 7884, 7885 та 7904 побудовані за тією ж схемою за допомогою ядер A73 та A53 та відрізняються між собою лише частотами. До їхніх однолітків відносяться і кілька моделей серії 96xx – аналогічні ядра в них поділені на два квартети, за рахунок чого продуктивність цих процесорів вища.

Графічні процесори

Як уже згадувалося, у перших системах на чіпах для смартфонів Apple та власного первістка Samsung Exynos використовувалася графіка PowerVR. Але вже з другої моделі у своїх SoC Samsung перейшла на використання дітища ARM – графічних процесорів Mali. Абсолютно всі наступні системи на чіпі компанії, за винятком найновішого на сьогоднішній день Exynos 2200, використовують ДП Mali різних поколінь та конфігурацій. Графіка Mali досить гнучко масштабується завдяки можливості використовувати різну кількість графічних ядер.

Найбюджетніші моделі SoC оснащені графікою архітектури Bifrost. До її першого покоління відноситься графіка Mali G71 з двома ядрами, що застосовується в Exynos 7884, 7885 і 7904. Графіка Mali G52 ультрабюджетного Exynos 850 з одним графічним ядром, а також Mali G72 процесорів Exynos серії 9600 продуктивністю. До того ж ядер ДП в останній серії три. Подібна Mali G72 встановлена і в колись топовий Exynos 9810, що має рекордну кількість графічних блоків серед усіх процесорів сімейства – 18.

Однак на продуктивність графіки Mali впливає не тільки кількість ядер, але й архітектура разом із тактовою частотою. У наступниках Exynos 9810 – моделях 9820 і 9825 – ядер графіки залишилося всього 12, але при цьому швидкість роботи збільшилася завдяки вищій частоті ДП і третьому поколінню графічної архітектури Bifrost, яка принесла значне підвищення продуктивності на ядро. Таку ж графіку мають ще досить актуальні бюджетні моделі Exynos 880 і 980. Щоправда кількість ядер ДП у них зменшена до п’яти.

У наступному флагмані Exynos 990 вперше серед чіпів лінійки було встановлено графічне ядро першого покоління наступної архітектури Valhall. Графіка в цій моделі носить назву Mali G77 і має трохи меншу кількість ядер – 11. Але за рахунок нової архітектури і вищих частот вона трохи обходить попередника по продуктивності.

Флагманський SoC Exynos 2100 отримав графік другого покоління архітектури Valhall. Оновлена Mali G78 принесла незначне збільшення продуктивності на такт у порівнянні з попередником, але в новому чіпі отримала більше ядер – 14. Крім Exynos 2100, таку графіку отримав і чіп рівнем нижче – Exynos 1080. Хоча ядер тут лише 10, ця модель стала найпродуктивнішою. системою на чіпі Exynos з тих, що не належать до флагманів. Сучасний бюджетний чіп Exynos 1280 має чотири ядри Mali G68, заснованого на тій же графічній архітектурі.

Останній у лінійці флагманських чіпів Exynos 2200 перейшов на використання нової графіки, розробленої Samsung спільно з AMD. Вона отримала назву Xclipse 920 і заснована на графічній архітектурі AMD RDNA 2 – тій самій, яка використовується у відеокартах серії RX6000, а також на ігрових приставках PS5 і Xbox Series X/S.

Новий ГП містить 6 обчислювальних блоків і має підтримку всіх актуальних на даний момент технологій графіки, до яких входить трасування променів, змінне затінення і повна підтримка останніх версій API Vulkan і DirectX.

Оперативна та постійна пам’ять

Одним із напрямків діяльності компанії Samsung є виробництво оперативної пам’яті та твердотільних накопичувачів. Тому немає нічого дивного в тому, що власні процесори компанії одними з перших комплектуються новими поколіннями оперативної та постійної пам’яті. У 2015 році саме смартфон Galaxy S6 на SoC Exynos 7420 став першим мобільним пристроєм із пам’яттю типу LPDDR4 та швидкісним накопичувачем стандарту UFS 2.0. Загалом експансія заміни пам’яті eMMC на більш швидку UFS у смартфонах почалася саме з флагманських смартфонів Samsung.

Останні три покоління топових SoC компанії Exynos 990, 2100 і 2200 оснащуються оперативною пам’яттю останнього покоління LPDDR5. Як накопичувач у Exynos 990 використовується пам’ять типу UFS 3.0, а у процесорів 2000 серії – найшвидша на даний момент UFS 3.1. Крім флагманських SoC, такий же «джентльменський набор» має ще один процесор — Exynos 1080. У пару до LPDDR5 їм також підтримується і повільніша LPDDR4X.

Крім цього, оперативну пам’ять LPDDR4X використовує більшість актуальних SoC Exynos: колись флагманські 9810, 9820 і 9825, свіжі «середнячки» 1080 і 1280, актуальні «бюджетки» 850, 880 і 980 і 980, а також 904. Шина пам’яті у всіх перерахованих вище SoC 64-бітна, за винятком моделей з порядковими номерами 850 і 7904 – вони обмежені 32-бітовим з’єднанням.

Досить старі бюджетні рішення Exynos 7884 і 7885 мають аналогічну шину у зв’язці з повільнішою пам’яттю — LPDDR4. Втім, і швидким сховищем вони похвалитися не можуть – підтримується лише застаріла пам’ять типу eMMC 5.1. Незважаючи на те, що бюджетний Exynos 850 свіжіший, такий тип пам’яті є межею та його можливостей.

Зате «середнячки» підтримують швидшу пам’ять UFS версії 2.1 – її можна зустріти у Exynos 980, 880 і серії 9600. Вона ж використовується у трохи застарілого флагманського 9810, а ось його послідовники 9820 і 9825 підтримують пам’ять UFS. Новий процесор бюджетного класу Exynos 1280 наділяти підтримкою третьої версії швидкої пам’яті не стали, обмеживши його трохи оновленою UFS 2.2.

Продуктивність

Лінійка систем на чіпі Exynos від Samsung не така широка, як продукція Qualcomm і Mediatek, проте флагманські чіпи як відповідь конкурентам у ній з’являються щорічно. При цьому між чіпами середнього та бюджетного сегмента безперечно є прогалини, але і в цих цінових категоріях рідкісні Exynos досить конкурентоспроможні. Нижче наведено порівняння всіх актуальних моделей лінійки систем на чіпі компанії Samsung за останні чотири роки.

 

Модель SoC ExynosТехпроцесЦентральний процесор (конфігурація ядер)Графічний процесорОперативна та постійна пам’ятіСередня кількість балів у Antutu 9Середній результат у Geekbench 5 (single/multi)Аналог з продуктивності серед SoC QualcommПриклади смартфонів
788414 нм2x A73+ 6x A53Mali G71 MP2LPDDR4@32 bit + eMMC 5.1~ 130-140K~ 248/904Snapdragon

630/632

Galaxy A10/A20/ /M10s
788514 нм2x A73+ 6x A53Mali G71 MP2LPDDR4@32 bit + eMMC 5.1~ 160-170K~ 320/1045Snapdragon

460

Galaxy A7 (2018)/A8 (2018)/A8+ (2018)
790414 нм2x A73+ 6x A53Mali G71 MP2LPDDR4X@32 bit + eMMC 5.1~ 160-170K~ 320/1045Snapdragon

460

Galaxy A30/ /A40/M20/M30
9609

9610

9611

10 нм4x A73+ 4x A53Mali G72 MP3LPDDR4X@64 bit + UFS 2.1~ 230-240K~ 342/1200Snapdragon

662/665

Galaxy A50/ /A51/M21/M30s/M31

Motorola One Vision/Action

8508 нм8x A55Mali G52 MP1LPDDR4X@32 bit + eMMC 5.1~ 140-150K~ 161/952Snapdragon

460

Galaxy A04s/A12/A13/A21s/M12/M13/F12/А13
8808 нм2x A77+ 6x A55Mali G76 MP5LPDDR4X@64 bit + UFS 2.1~ 300-310K~ 661/1827Snapdragon

678/680

Vivo Y51s/Y70s/Y70t
9808 нм2x A77+ 6x A55Mali G76 MP5LPDDR4X@64 bit + UFS 2.1~ 340-350K~ 699/1870Snapdragon 720G/730/730G /732GGalaxy A51 5G/A71 5G

Vivo X30/X30 Pro/S6 5G

10805 нмPrime A78 + 3x A78 + 4x A55Mali G78 MP10LPDDR4X/LPDDR5@64 bit + UFS 3.1~ 700-710K~ 840/2938Snapdragon

865+/870

Vivo X60/X60/X60 Pro/X70 Pro/X70t/S15e
12805 нм2x A78 + 6x A55Mali G68 MP4LPDDR4X@64 bit + UFS 2.2~ 420-430K~ 743/1884Snapdragon

695

Galaxy A33 5G/A53 5G/M33
981010 нм4x M3 + 2x A55Mali G72 MP18LPDDR4X@64 bit + UFS 2.1~ 410-420K~ 679/2001Snapdragon

845

Galaxy S9/S9+/Note 9/Note 10 Lite
98208 нм2x M4 + 2x A75 + 4x A55Mali G76 MP12LPDDR4X@64 bit + UFS 3.0~ 510-520K~ 815/2292Snapdragon

855

Серія смартфонів Galaxy S10
98257 нм2x M4 + 2x A75 + 4x A55Mali G76 MP12LPDDR4X@64 bit + UFS 3.0~ 540-550K~ 845/2384Snapdragon 855+/860Galaxy Note 10/Note 10+/M62/F62
9907 нм2x M5 + 2x A76 + 4x A55Mali G77 MP11LPDDR5@64 bit + UFS 3.0~ 600-610K~ 932/2704Snapdragon

865

Серії смартфонів Galaxy S20 та Note 20, Galaxy Z Flip 5G
21005 нмPrime X1 + 3x A78 + 4x A55Mali G78 MP14LPDDR5@64 bit + UFS 3.1~ 760-770K~ 1078/3601Snapdragon

888

Серія смартфонів Galaxy S21
22004 нмPrime X2 + 3x A710 + 4x A510Xclipse 920 (6 CU)LPDDR5@64 bit + UFS 3.1~ 940-950K~ 1144/3623Snapdragon

8 Gen 1

Серія смартфонів Galaxy S22

За кількістю чіпів, встановлених у смартфонах, моделі південнокорейського гіганта займають лише п’яте місце після Qualcomm, Mediatek, Apple і Unisoc. Але при цьому гаджети з SoC Exynos досить поширені завдяки використанню в популярних серіях смартфонів Samsung Galaxy S, A, M і F.

У порівнянні з лідером ринку Qualcomm, чіпи Samsung для пристроїв аналогічних цінових сегментів часто мають трохи меншу графічну продуктивність. При цьому вони залишаються приблизно на рівні потужності центрального процесора, але енергоефективність у них нижча.

Незважаючи на деякі недоліки, топові процесори Exynos одними з перших отримують у своє розпорядження нові технології і часто йдуть ніздрі в ніздрю із найпотужнішими SoC на ринку. Протягом усієї історії Android-смартфонів саме Exynos є першим та незмінним конкурентом топів Qualcomm Snapdragon, починаючи з далекого 2010 року і закінчуючи сьогоднішніми днями.

Similar Posts