Обзор мобильных процессоров 2013

Процессор смартфона - это главнейшая его зарактеристика. Именно модель процессора определяет, насколько комфортно вам будет работать с устройством, не будет ли смартфон тормозить, зависать, испытывать трудности с запуском тех или иных приложений. От модели процессора зависит также поддержка разных технологий: Bluetooth 4.0, NFC, Wi-Fi Direct и прочих новшеств мобильного мира. Поэтому выбор смартфона, на мой взгляд, должен начинаться с выбора процессора, на котором он базируется, а уже потом в ход будут включаться остальные параметры. Однако же рынок мобильных процессоров в 2013 году настолько широк и разнообразен, что разобраться среди более чем сотни разных моделей довольно непросто. Этот обзор имеет цель структурировать данные по мобильным процессорам и сделать выбор смартфона немного более осознанным и прозрачным для людей, которые думают головой, а не другими частями тела.

Производители мобильных процессоров

 

Сразу следует оговориться, что производители мобильных процессоров бывают фабричные и бесфабричные. Последние занимаются лишь проектированием архитектуры процессоров, отдавая задачу на производство в менее известные компании, обычно находящиеся на территории Китая. Однако в последние годы появилась крайне занятная тенденция: заводы-производители, набравшись ума и опыта, начали выпускать процессоры под собственными брендами, создавая ощутимую конкуренцию своим заказчикам. Ведь китайские сборщики тоже понимают, что собрать смартфон на процессоре Qualcomm будет дороже, чем на безымянном ARM-Cortex, даже если по сути это один и тот же процессор!

Бесфабричные производители процессоров

Apple
Broadcomm
MediaTek
NVIDIA
Qualcomm
ST-Ericsson
Texas Instruments

То есть практически все известные производители мобильных процессоров являются бесфабричными компаниями. Компаний, обладающих собственными фабриками, по большому счёту всего три:

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) занимает около 50% рынка процессоров. Компания расквартирована и занимается производством преимущественно в небольшом городке Синьчу с 10 миллионами жителей где-то на западном побережье острова Тайвань. На фабриках TSMC производятся мобильные процессоры Qualcomm, Broadcomm, ST-Ericsson и nVidia. Apple, ранее производившие свои процессоры на мощностях Samsung в городке Остин, Техас, для следующего поколения своих устройств планирует заказывать процессоры у TSMC. Ввиду этого радостного события тайваньцы даже решили отгрохать новый заводик на территории США, предположительно в штате Нью-Йорк.

UMC (United Microelectronics Corporation) тоже из Тайваня, является вторым по величине мировым производителем процессоров и занимает примерно 12.5% рынка. Фабрики расположены как в том же Синьчу (там крупнейший в мире научно-производственный центр, так что не удивляйтесь), так и в соседнем городке Тайнань и в Сингапуре. Заказчиками UMC являются те же Qualcomm, Texas Instruments и Тайваньская же Mediatek.

Global Foundries, забравшая себе ещё 12% рынка процессоров, считается американской, но фабрики под её названием расположены в Сингапуре, немецком Дрездене и всего одна в Нью-Йорке.  К 2015 году обещают отгрохать огромный завод в Абу-Даби. Заказчиками являются ST-Ericsson и Samsung. Последний хоть и обладает собственными заводами по производству процессоров, довольно часто отдаёт производственные задачи на аутсорс. Наращивать производство и налаживать систему поставок выходит чуть ли не дороже, чем просто заказать производство у партнёра. Вполне естественная картина.

Также своими фабриками обладают компании Intel (где львиную долю производства занимают процессоры для настольных систем, но ввиду появления на свет мобильных процессоров Intel некоторым фабрикам пришлось перепрофилироваться), Motorola (всего один заводик в Мексике), IBM (две фабрики на территории США), STMicroelectronics (фабрики в Италии и Франции, но предпочитают заказывать процессоры у TSMC и UMC), китайская SMIC (Шанхай, Пекин, Тяньцзинь), японская Fujitsu (префектура Миэ, недалеко от Осаки, Япония) и ещё несколько менее известных компаний, имеющих от одного до десяти заводов по всему свету.

Этот географический экскурс позволяет сделать один очень важный вывод: мобильные процессоры в абсолютной своей массе производятся примерно в одном месте - на Тайване, в городах Синьчу и Тайнань, либо в Сингапуре. Производства в других городах и странах составляют меньшинство. Такая сильная централизация создаёт опасность: случись вдруг какой катаклизм там, на Тайване, и мир в один миг останется без смартфонов, планшетов, навигаторов и многих других привычных мобильных устройств. Подобное случилось осенью 2011 года с индустрией жестких дисков из-за наводнения в Тайланде. Так как большинство производителей жестких дисков и компонентов к ним базировалось в районе Бангкока, стоило случиться сильному наводнению, как все производства встали и мир захлестнул дефицит жестких дисков. Цены на эти компьютерные комплектующие до сих пор, спустя почти два года, остались взвинченными до предела!

Расскажите, мобильный процессор какого производителя установлен в вашем смартфоне?

 

 

Многоядерные мобильные процессоры

Всего рассматривается 118 моделей процессоров, выпущенных или анонсированных до августа 2013 года. Из графика видно, что одноядерные процессоры (33%) в общей массе выпущенных моделей уже не обладают преимуществом и их зметно потеснили двухъядерные модификации (43%). Четырёхъядерные мобильные процессоры имеют небольшую долю среди прочих моделей - всего 17%, но не стоит недооценивать их вес на рынке. Свой процент получили и сложные многоядерные модификации от nVidia (4+1, 2%) и Samsung (4+4, 2%), которые призваны для увеличения энергосбережения процессора: и там и там для сложных вычислений используется 4 мощных ядра, а в режиме энергосбережения или для выполнения лёгких задач, не требующих нагрузку на процессор, подключается ядро-компаньон (nVidia) или целый блок ядер малой производительности (система big.LITTLE от Samsung). И, наконец, на рынок пробиваются по-настоящему 8-ядерные мобильные процессоры. Уже анонсировано три модели: K3V3 от HiSilicon, MT6592 от MediaTek и Exynos 5440 от Samsung. Ещё под большим вопросом стоит их актуальность и в умах гуляют опасения насчёт низкой энергоэффективности этих монстров, ведь в отличие от гетерогенных систем типа 4+4 в них будут задействованы все ядра одновременно, но смелые анонсы уже отшумели и даты выпуска до конца 2013 года уже назначены. Будет очень интересно почитать обзоры реальных устройств на этих процессорах!

Ядро мобильного процессора

Погружаясь дальше в технологическую бездну характеристик современного смартфона, мы понимаем, что количество ядер - не всегда ведущий показатель. Производительность устройства также зависит и от качества ядер, то есть от их конкретного типа. И здесь вскрывается интересная деталь: большинство производителей процессоров собирают свои чипы из одних и тех же ядер, практически не модифицируя их! Qualcomm, например, почти всегда модифицирует ядро и даёт ему своё наименование, а остальные производители, MediaTek, ST-Ericsson, Samsung, Texas Instruments, Broadcomm, HiSilicon, а ранее даже Apple, - не вносят в ядра практически никаких изменений! Правда, проводить чёткую аналогию между процессором Apple A5X из 2 ядер Cortex-A9 и Exynos4212 с такими же 2 ядрами Cortex-A9 не совсем корректно, потому как у этих систем различный графический сопроцессор, разная частота работы ядер и даже разный техпроцесс их производства! Однако для общего понимания можно вывести истину: всё многообразие мобильных процессоров сделано всего на нескольких типах процессорных ядер!

Cortex-A9

Из графика видно, что четверть мобильных процессоров построена на ядрах типа Cortex-A9, причём на этом ядре строятся как одноядерные процессоры, так и двух- и даже четырёхъядерные кристаллы разных производителей. Использовать "чистый" Cortex-A9 не брезгует даже Apple и Samsung: самые удачные их решения, такие как Apple A5X (iPad 3), Apple A6X (iPad4), Exynos 4210 (Samsung Galaxy S2, Samsung Galaxy Note) и Exynos 4412 (Galaxy S 3, Galaxy Note 2), - укомплектованы немодифицированными ядрами Cortex-A9. Модифицированные Cortex-A9 использует Apple в своих процессорах Apple A5, как ревизии 2011 года (iPad 2, iPhone 4S), так и в обновленной версии 2012 года (iPad 2.4, iPad mini) и доля этого ядра всего 2%.

 

Cortex-A8

Следом за Cortex-A9 идёт уже устаревшая версия этого процессорного ядра Cortex-A8. Хотя технологически возможно делать на Cortex-A8 многоядерные процессоры, на рынке есть только одноядерные чипы на этом ядре от Texas Instruments (например, TI OMAP 3630 на котором построен LG Optimus Black) и от Qualcomm (преимущественно Snapdragon S2, на котором базируется, к примеру, первый Galaxy Tab). Частота процессора на этом ядре варьируется в широких пределах - от 600МГц до 1400МГц, что объясняется выходом второй ревизии ядра Cortex-A8 на новом 45-нм техпроцессе.

Мобильные ядра Qualcomm

Следующий участник диаграммы вызывает намного больший интерес, так как является серьёзной модификацией чипа Cortex-A9, этаким вольным прочтением инструкций ARM компанией Qualcomm. Ядро Krait было первым процессорным ядром, выполненным по технологии 28нм. Будучи анонсированным ещё в 1 квартале 2012 года, оно вызвало небывалый ажиотаж среди производителей смартфонов, ведь Qualcomm обещал небывалый рост производительности своих процессоров при значительном улучшении энергоэффективности системы в целом! В начале 2012 на рынке появились устройства на процессоре Qualcomm Snapdragon S4 Plus, обладающим двумя ядрами Krait, а уже к концу года объявились и 4-ядерные версии Snapdragon S4 Pro и Snapdragon S4 Prime. На S4 Pro была выпущена целая уйма достойных внимания смартфонов, в том числе Sony Xperia Z, LG Optimus G, OPPO Find 5 и многие другие. Невысокая цена на новый процессор позволила китайским производителям буквально завалить рынок достаточно мощными устройствами по крайне привлекательным расценкам. Именно появление процессора Krait послужило основным толчком к снижению среднего ценника на смартфоны почти в 1,5 раза всего за год! 

Scorpion - тоже разработка Qualcomm, но постарше: ядра Scorpion впервые появились ещё в процессоре Snapdragon S1 в далёком 2008 году. На них работали HTC Desire, Acer Liquid, HTC HD7 и некоторые другие весьма популярные тогда устройства. Это была не очень сильная модификация Cortex-A8, от которой даже сам Qualcomm отказался спустя какое-то время: крайне популярный процессор Qualcomm MSM8255, на котором работают HTC Incredible S, HTC Titan, Huawei Honor, Samsung Galaxy S Plus, HTC Sensation XL и многие другие известные устройства, спустя год был заменён на версию MSM 8255T, базировавшуюся на "чистом" Cortex-A8. То же самое произошло и с процессором Qualcomm MSM 8655 на ядре Scorpion, который спустя год был заменён на MSM8655T на ядре Cortex-A8. Производитель никак не комментировал эту замену, поэтому чёткого мнения о причинах отказа от ядер Scorpion нет.

Cortex-A5

Ядра Cortex-A5, занимающие 7% рынка, являются основой таких двухъядерных процессоров Qualcomm, как MSM8225 и MSM8625, а также их 4-ядерных модификаций MSM8225Q и MSM8625Q и используются обычно в бюджетных моделях от LG, Huawei и ZTE, а также для штамповки китайцев под брендами Highscreen, Texet, Alcatel, Prestigio, Lenovo, Fly и прочих.

Cortex-A15

Cortex-A15, наоборот, ядро привелигированное и популярное не только у Qualcomm. Его расхватали на свои процессоры и Samsung, и Apple и даже nVidia. Высокие тактовые частоты, многоядерные, вплоть до 8 ядер, чипы, техпроцесс 28нм, - всё это приводит к высокой стоимости и использованию только во флагманских смартфонах, таких как Galaxy Mega 6.3 или iPhone 5. Доля Cortex-A15 среди других ядер - 7%.

Cortex-A7

Далее следует Cortex-A7, тоже достаточно мощное ядро, выполняемое по 28нм технологии и используемое в основном в многоядерных кристаллах от 2 до 8 ядер. Это любимое ядро производителя MediaTek: самые популярные процессоры MTK6572 и MTK6589 с модификациями, на которых базируется значительная часть китайских смартфонов, имеют это ядро. 

Прочие мобильные ядра занимают в распределении 5% и менее

Распределение смартфонов по процессорам

Кстати, раз уж речь зашла о китайских смартфонах, вот ещё один интересный график текущего распределения количества моделей бюджетных смартфонов по процессорам. Для рассмотрения брались смартфоны на Андроид стоимостью менее 9000руб. и с экраном более 4", соответствующие понятию бюджетных.

Техпроцесс изготовления современных мобильных процессоров

Техпроцесс изготовления процессоров - это проектные нормы, по которым выполняются элементарные детали процессора, транзисторы. Фактически это размер одного транзистора, выраженный в нанометрах (ранее - в микрометрах), поэтому техпроцесс и обозначают величиной одного транзистора. Этот показатель невероятно важен потому, что размеры транзисторов влияют на плотность их размещения на единице площади, от чего и зависит производительность процессора. Так, первый отдельный процессор, выпущенный компанией Intel в 1971 году, имел техпроцесс 10 мкм, то есть 10000нм. К 1985 году размеры транзисторов сократились в 10 раз и процессор 386DX уже был выполнен по техпроцессу 1мкм (1000нм). Техпроцесс 90нм пришёл лишь в 2004 году вместе с Pentium 4 на ядре Prescott, а современные проектные нормы 28нм и 32нм появились буквально в прошлом году. В планах компаний-производителей процессоров освоение проектных норм 14нм, 10нм и даже техпроцесса 7нм во вполне обозримом будущем. 

Как видно из графика, на данный момент преобладает самый новый техпроцесс - 28нм. На нём выполнено боле трети всех мобильных процессоров, львиная доля которых приходится на Qualcomm с его ядрами Krait. Техпроцесс 45нм - второй по популярности, на нём работает 29% моделей процессоров, тот же Qualcomm, модели Apple и Texas Instruments. 65нм - уже устаревающий и уходящий на покой техпроцесс, последние мобильные процессоры с этими проектными нормами выпускались в 2011 году. 32нм и 40нм - проектные нормы довольно редкие. На них работают мобильные процессоры от Intel и nVidia, выпускающиеся на фабриках для обычных настольных процессоров, немного Apple, немного Samsung. По большому счету технологический прогресс перескочил эту ступеньку и отправился сразу дальше.

Встроенная процессорная мобильная графика, GPU

Для мобильных игр помимо мощности основного процессора также важно, какой графический сопроцессор установлен в системе-на-чипе, сколько в нём ядер и какова их частота. Если копать ещё глубже, то следует также изучить вопрос, какова частота графической шины и какие графические технологии поддерживает GPU, но для общего понимания достаточно хотя бы знать, какая графика используется в том или ином процессоре. А типов графических сопроцессоров всего четыре: Adreno, PowerVR, Mali и GeForce. Adreno используется исключительно с процессорами Qualcomm, так как является их собственной разработкой, GeForce, конечно же, работает только в паре с процессорами nVidia. Mali и PowerVR используется во всех прочих случаях: в процессорах Apple, Samsung, Texas Instruments, ST-Ericsson и MediaTek. Причём Apple и Texas Instruments работают только с PowerVR, а остальным производителям по барабану чью графику использовать.

Adreno, ввиду широкого спектра процессоров Qualcomm, занимает почти половину рынка мобильной графики, PowerVR - треть, а Mali и GeForce довольствуются долями в 10% и менее. Однако у всех четырёх производителей имеются новые разработки и в ближайшем будущем будут выходить мобильные процессоры с мощными графическими подсистемами всех четырёх марок.

 

Оперативная память и встроенные технологии в современных мобильных процессорах

Обзор будет неполным без упоминания  таких характеристик мобильных процессоров, как шина памяти и поддерживаемые технологии беспроводной связи, но производители с большой неохотой делятся подобной информацией с общественностью, поэтому собирать её приходится по крупицам и количество пробелов не даёт составить чёткую картину и сформировать статистику. Поэтому могу лишь упомянуть, что современные мобильные процессоры уже перешли на технологию памяти LPDDR3 с частотой шины 800МГц, в большинстве своём поддерживают сети 4G LTE и протокол передачи данных Wi-Fi 802.11ac, имеющий потенциал скорости до 6,77Гбит, связываются друг с другом на коротких расстояниях по Bluetooth 4.0, а к компьютеру подключаются уже по USB 3.0.

 

Графические возможности современных мобильных процессоров уже добрались до съёмки видео в разрешении UltraHD 4K и воспроизведении его на экранах с разрешением до 2560x2048 пикселей, поддерживают фотокамеру с разрешением до 55 мегапикселей и имеют на борту встроенный трёхканальный GPS-модуль, способный ориентироваться сразу в трёх сетях глобального позиционирования (например, GPS + ГЛОНАСС + Galileo). Все остальные технологии уже могут быть реализованы программными методами на текущих мощностях.

 

Большая таблица с характеристиками всех мобильных процессоров в августе 2013

Для тех, кто хочет самостоятельно покопаться в характеристиках тех или иных процессоров, предлагаем поизучать Таблицу всех мобильных процессоров на август 2013, из которой и взял начало этот обзор. Прошу уважать проделанный титанический труд по сбору всех данных воедино и при копировании любой части представленного материала давать обратную ссылку на сайт stevsky.ru. Говорят, от честного выполнения этой просьбы повышается карма...

Характеристики всех мобильных процессоров в августе 2013, скачать таблицу 

< Предыдущая		Следующая >