Google Tensor vs Qualcomm Snapdragon 888 : la bataille pour le meilleur chipset

Le Pixel 6 et le Pixel 6 Pro sont les deux premiers appareils à être équipés de la puce de silicium Tensor personnalisée de Google au lieu du Snapdragon 888 grand public. Lors de l'événement de lancement du Pixel 6, Google a consacré la plupart de ses efforts à détailler le nouveau système sur puce (SoC) Tensor. Le saluant comme le chipset mobile le plus puissant, Google a déclaré avoir appliqué ses connaissances en apprentissage automatique (ML) pour apporter des capacités d'IA embarquées à un smartphone avec le nouveau chipset. La réclamation sera finalement mise à l'épreuve lorsque les examinateurs la compareront avec le chipset de niveau premium de Qualcomm – le Snapdragon 888 et le Snapdragon 888 Plus – et la dernière puce A15 Bionic d'Apple.

Avec le Pixel 6, Google est peut-être enfin prêt à affronter Apple, et une arme vitale dans cette confrontation sera son système sur puce Tensor personnalisé. Mais avant de pouvoir défier le gros chien, nous devons d'abord voir comment le Google Tensor se compare au Qualcomm Snapdragon 888.

Pourquoi Tensor en premier lieu ?

Le Google Pixel 6 n'a jamais été un secret bien gardé. Avant le lancement, il y avait beaucoup de fuites convaincantes et de certifications officielles révélant des détails clés sur les smartphones à venir. Google a même officiellement annoncé la puce Tensor plus de deux mois avant le lancement et a ensuite taquiné le design du Pixel 6 et du Pixel 6 Pro dans sa boutique hors ligne à New York. Par conséquent, Google a plutôt utilisé la plupart de son temps lors de l'événement de lancement pour parler des vertus de Tensor.

Le Pixel – comme en témoigne son nom – a été consacré non seulement à l'amélioration de la photographie sur les smartphones de la gamme, mais également à l'ouverture d'API que d'autres fabricants peuvent adopter pour une meilleure photographie sur leurs appareils. Alors que l'ensemble de l'industrie des smartphones s'est appuyé sur des capteurs d'appareil photo plus gros et un nombre de mégapixels plus élevé sur leur appareil photo phare pour smartphone, Google a toujours souligné que ses algorithmes de photographie informatique peuvent dépasser les progrès en termes de matériel d'appareil photo tout au long de l'histoire de la famille Pixel.

Mais malgré les fonctionnalités logicielles avancées, l'hésitation de Google à mettre à niveau les capteurs de l'appareil photo sur ses appareils phares a entraîné une baisse rapide de l'intérêt pour les téléphones Pixel. Le géant de la technologie fait enfin des efforts conscients pour résoudre ce problème en optant pour un matériel de caméra nettement amélioré pour compléter son logiciel de caméra exceptionnel. Néanmoins, tous ces efforts ne seraient pas aussi efficaces qu'avec le chipset personnalisé de Google qui lui permet de maximiser l'efficacité des performances des nouveaux téléphones Pixel.

Plonger dans le matériel

L'équipe de Google Silicon a présenté des informations sur le nouveau SoC Tensor, notamment sa conception, son nombre de cœurs et ses fonctionnalités de sécurité dédiées. Cela confirme de nombreuses fuites et spéculations que nous connaissons sur la puce Tensor, qui était auparavant adressée par son nom de code, "Whitechapel". Les paragraphes suivants traitent de ses détails.

Processeur tri-cluster à 8 cœurs avec un avantage

Comme la plupart des autres fabricants de puces, Google a obtenu une licence IP d'ARM pour concevoir un silicium mobile personnalisé. Le Google Tensor est équipé d'un processeur à huit cœurs composé de deux cœurs ARM Cortex-X1, de deux cœurs Cortex-A76 et de quatre cœurs Cortex-A55 basés sur une conception de 5 nm, a révélé la société à ArsTechnica .

Sur la base de ces informations, nous pouvons voir pourquoi le Google Tensor est présenté comme ayant un avantage sur les autres chipsets concurrents tels que l' Exynos 2100 de Samsung et le Snapdragon 888 ou Snapdragon 888 Plus . Les deux autres chipsets présentent également une conception à trois clusters, comme Tensor, mais sont livrés avec un seul cœur ARM Cortex-X1 ainsi que trois cœurs Cortex-A78 et quatre cœurs Cortex-A55.

Voici une comparaison rapide de la configuration du cœur du processeur et des vitesses d'horloge pour différents cœurs sur les chipsets Google Tensor, Snapdragon 888, Snapdragon 888 Plus et Exynos 2100 :

Tensor donne la priorité à l'efficacité

Phil Carmack, vice-président de Google et directeur général de Google Silicon, a expliqué à ArsTechnica le raisonnement de l'entreprise derrière le choix de deux des cœurs Cortex-X1 d'ARM au lieu d'un seul. Carmack dit que le processeur sera capable de diviser la charge entre les deux cœurs Cortex-X1, même pour des tâches modérément importantes, et cela contribuera à des performances plus efficaces.

Carmack illustre un cas d'utilisation en partageant un exemple de caméra. De l'enregistrement au rendu, et de la détection de l'objectif Google à la fonction d'apprentissage automatique, plusieurs tâches se produisent simultanément lorsque la caméra est utilisée. En conséquence, plusieurs composants du SoC doivent fonctionner en harmonie. Outre le matériel de la caméra, le CPU, le GPU, l'ISP (Image Signal Processor) et l'unité de traitement ML combinent tous leurs forces pour contribuer à une expérience de caméra sans décalage.

Si Google devait s'en tenir à un seul cœur Cortex-X1 performant sur le Tensor – comme c'est le cas avec ses homologues Snapdragon et Exynos, cette charge de travail retomberait sur les cœurs « moyens » Cortex-A76 fonctionnant à pleine capacité mais toujours à la traîne. En revanche, deux cœurs Cortex-X1 peuvent exécuter la même charge de travail avec une plus grande efficacité et une consommation d'énergie inférieure à celle des cœurs moyens. Une efficacité énergétique plus élevée lors de l'exécution des tâches se traduit par une génération de chaleur plus faible et une meilleure sauvegarde de la batterie.

Notamment, le Pixel 5 ou le Pixel 4a 5G, qui utilisaient le chipset Snapdragon 765G, étaient en proie à de graves problèmes de chauffage, en particulier lors de l'utilisation de l'appareil photo. Une architecture CPU personnalisée devrait donc – en théorie – permettre au Pixel 6 et au Pixel 6 Pro d'allouer les ressources de manière plus optimale.

D'une part, alors que Google choisit d'utiliser deux cœurs Cortex-X1 au lieu d'un, il est un peu choquant de voir Tensor utiliser au moins des cœurs moyens vieux de trois générations. Le Snapdragon 888 et l'Exynos 2100 utilisent des cœurs moyens à base de Cortex-A78, ce qui est relativement plus efficace que le Cortex-A76 déployé sur Tensor. Google, malheureusement, n'a pas pris la peine de proposer un raisonnement solide à ce sujet.

De plus, pour les opérations de faible intensité telles que le maintien de l'affichage permanent (AOD) et de la lecture en cours, Google Tensor dispose d'un hub de contexte spécial. Encore une fois, une unité dédiée aux tâches à faible consommation d'énergie est un pas vers plus d'efficacité énergétique.

Le SoC Google Tensor utilise un GPU à 20 cœurs et un modem Samsung 5G

Parallèlement à la conception modifiée du processeur, Google Tensor aurait déjà été doté d'un GPU Mali-G78, le même que l'Exynos 2100 . Google dit qu'il s'agit d'un processeur graphique à 20 cœurs, spécialement conçu pour offrir des performances de jeu haut de gamme. Il affirme également que le GPU a des performances supérieures de 370% à celles du Pixel 5. Les performances réelles ne seront connues que lorsque nous aurons les appareils pour exécuter des benchmarks graphiques et tester des jeux dessus.

Le Google Tensor s'appuiera probablement sur le modem Exynos 5123 de Samsung pour ses capacités 5G sur la plupart des marchés au lieu d'opter pour un modem Qualcomm. Des indices indiquant l'existence d'un modem Samsung sur le Google Pixel 6 et le Pixel 6 Pro ont été repérés pour la première fois dans la version bêta d'Android 12 par XDA et confirmés plus tard dans un rapport de Reuters .

Le modem Exynos prend en charge les fréquences Sub-6GHz et mmWave 5G . Mais des découvertes récentes suggèrent que seules certaines variantes verrouillées par le transporteur du Pixel 6 prennent en charge les deux types de signaux 5G, tandis que les modèles déverrouillés ne prennent en charge que la 5G inférieure à 6 GHz. Cela signifie que tous les modèles Pixel 6 ne seront pas créés de la même manière, mais Erika Rawes de Digital Trends dit que cela n'a pas vraiment d'importance .

Ainsi, le Google Pixel 6 déverrouillé ne prend PAS en charge mmWave 5G. C'est seulement en dessous de 6 GHz. Le modèle Verizon (pas encore sûr d'AT & T et de T-Mo) inclut mmWave dans le Pixel 6, c'est pourquoi il coûte 100 $ de plus que le modèle déverrouillé. #GooglePixel6Pro #GooglePixel

— Z (@ericmzeman) 19 octobre 2021

Google Tensor est grand sur la sécurité

Le chipset Google Tensor comprend la deuxième génération de sa puce de sécurité dédiée, le Titan M2. Le Titan M2 est le successeur de la puce de sécurité Titan de première génération présente sur les smartphones Pixel premium depuis le Google Pixel 3. Google affirme que la nouvelle puce de sécurité est conçue pour protéger les données sensibles telles que les mots de passe et les codes PIN contre les violations en ligne comme ainsi que des techniques d'attaque physique, notamment « l'analyse électromagnétique, les parasites de tension et même l'injection de défauts laser ».

Outre la puce Titan M2, les smartphones Pixel 6 comprendront également un Tensor Security Core, un sous-système basé sur un processeur spécialement conçu pour exécuter des tâches sensibles de manière isolée afin que d'autres applications aient accès à ces données.

L'IA est l'objectif principal de Tensor

Malgré les affirmations concernant ses performances, Google n'a pas conçu de silicium personnalisé pour offrir une efficacité énergétique supérieure à celle de Qualcomm ou d'autres concurrents. La principale raison, comme Google l'a partagé sans vergogne, est de fournir une plate-forme stable et sécurisée pour exécuter des tâches d'intelligence artificielle (IA) et d'apprentissage automatique (ML) sur le smartphone lui-même, sans dépendre d'une infrastructure cloud. En fait, le chipset tire son nom des Tensor Processing Units de Google ou des processeurs accélérés par l'IA utilisés dans ses centres de données.

Avec le recul, Google pourrait laisser tomber des indices sur un SoC personnalisé en introduisant des puces dédiées centrées sur l'IA, y compris le Pixel Visual Core et le Pixel Neural Core.

Outre le processeur optimisé, Google Tensor SoC dispose également d'un TPU dédié – communément appelé NPU ou unité de traitement neuronal – pour exécuter des applications basées sur l'IA sur le Pixel 6 et le Pixel 6 Pro. En raison de sa nature et de l'expertise de Google en matière d'apprentissage automatique, le Tensor est conçu pour exécuter des modèles d'apprentissage automatique sur les appareils eux-mêmes.

Cette architecture avancée permet à Tensor d'accomplir des tâches complexes telles que la reconnaissance vocale automatique (ASR), qui traduira activement toute autre langue vers la langue par défaut de votre téléphone dans des applications telles que Messages, WhatsApp et Recorder ou même des outils tels que Live Caption. De plus, la reconnaissance vocale améliorée permet également à Tensor d'interpréter les pauses et les ponctuations dans la parole avec plus de précision et en utilisant seulement la moitié de la puissance que les téléphones Pixel précédents.

En plus d'un meilleur traitement de la parole, le Tensor apporte des améliorations significatives à la photographie. Tout d'abord, le chipset facilite désormais la vidéographie informatique – en plus de la photographie – en utilisant HDRNet de Google. Cet algorithme d'apprentissage automatique garantit que le Pixel 6 et le Pixel 6 Pro capturent les couleurs les plus vives et les plus précises dans chaque image. Tensor facilite également des fonctionnalités telles que Face Unblur – pour corriger les visages flous dans les photos en mouvement, Magic Eraser – pour corriger les objets indésirables des images et une meilleure perception des tons de peau pour les personnes de couleur.

Pourquoi Tensor est-il essentiel pour Pixel ?

Comme Google l'a répété sans relâche tout au long de l'événement de lancement du Pixel 6, Tensor garantit que les dernières avancées de Google en matière d'IA peuvent être diffusées directement sur ses téléphones mobiles les plus récents et à venir. Cela serait difficile à réaliser avec un SoC générique tel que le Snapdragon 888, en particulier avec un contrôle limité sur le processus de conception du chipset de Qualcomm.

Une autre raison pour laquelle Google a choisi un SoC personnalisé avec deux cœurs ARM Cortex-X1 au lieu d'un seul est d'assurer une plus grande efficacité énergétique et moins de pertes liées à la chaleur. Contrairement aux précédents smartphones Google tels que le Pixel 5, les nouveaux smartphones Pixel 6 sont moins susceptibles de chauffer lors de l'exécution de tâches de routine telles que la capture de vidéos 4K. Les Snapdragon 888 et Exynos 2100 ont également été critiqués pour leur mauvaise gestion de la chaleur afin de compenser les performances initiales plus élevées. Cependant, de plus grandes quantités de chaleur pendant des périodes prolongées peuvent entraîner un étranglement et éventuellement réduire les performances, perdant ainsi l'objectif principal d'une performance plus élevée.

Une dernière raison derrière le choix de Google d'un SoC personnalisé est d'attirer l'attention du monde sur ses efforts pour récupérer sa domination perdue dans le monde des smartphones. Les plus grandes marques de smartphones, dont Samsung, Apple et Huawei, fabriquent déjà leurs propres chipsets personnalisés, tandis qu'OPPO aurait également travaillé sur son chipset personnalisé . Tout cela rend essentiel pour Google d'aller plus loin et de prouver sa compétence pour rester pertinent dans l'industrie des smartphones.