Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 è il chip mobile con il cuore di Intelligenza Artificiale

L'edizione 2022 del Qualcomm Snapdragon Summit, che si sta svolgendo in questi giorni sull'isola di Maui, Hawaii, si apre in modo tradizionale con l'annuncio della nuova piattaforma dell'azienda americana destinata agli smartphone top di gamma. Snapdragon 8 Gen 2, questo il nome del nuovo SoC, sarà utilizzato dalla prossima generazione di smartphone Android top di gamma attesi al debutto sul mercato già entro la fine del 2022 proposti da partner OEM quali ASUS Republic of Gamers, HONOR, iQOO, Motorola, nubia, OnePlus, OPPO, REDMAGIC, Redmi, SHARP, Sony Corporation, vivo, Xiaomi, XINGJI/MEIZU e ZTE.

Nella seconda generazione di piattaforma Snapdragon 8, costruita con tecnologia produttiva a 4 nanometri, Qualcomm ha scelto di sviluppare in modo ancora più marcato rispetto al passato tutte le unità di elaborazione legate all'Intelligenza Artificiale, riconoscendo come questo insieme di tecnologie permetta di ottenere significativi miglioramenti tanto delle prestazioni come dell'esperienza d'uso dei dispositivi in numerosi ambiti di utilizzo.

L'engine di intelligenza artificiale di Snapdragon 8 Gen 2 vede quindi coinvolti numerosi componenti interni del SoC Qualcomm: la GPU Adreno, la CPU Kyro, il processore Hexagon e il nuovo Sensing Hub che integra al proprio interno due specifici engine AI.

La nuova versione del Qualcomm Hexagon Processor è la prima ad implementare il supporto INT4, un nuovo formato per le elaborazioni di intelligenza artificiale che permette di ottenere un incremento sino al 60% delle prestazioni per Watt nelle operazioni di inferenza AI. Le elaborazioni di tipo Integer vengono tipicamente svolte a 32bit di precisione: questo porta, nei modelli di Intelligenza Artificiale, ad una elevatissima precisione a scapito però del consumo e dei tempi di elaborazione. Con la modalità INT4, in abbinamento a Qualcomm AI Studio, è possibile prendere un modello a 32bit e ridurlo a 4bit senza perdere di accuratezza, con una netta ricaduta positiva in termini di consumo energetico che Qualcomm quantifica in sino a 64 volte in meno di potenza richiesta.

E' ovviamente possibile anche adottare modelli di precisione intermedia: la scelta è legata al tipo di dati e di applicazione che vengono eseguiti. In generale questo approccio permette, ove possibile e dove sensato, di ridurre la precisione delle elaborazioni di Intelligenza Artificiale sino ad un punto che è considerato adeguato per la specifica applicazione in uso

Il processore Hexagon integra inoltre due acceleratori Tensor al proprio interno, anche questa una importante novità di Snapdragon 8 Gen 2 rispetto al predecessore: tutto questo, in abbinamento al supporto a inferenza micro tile, stando a quanto anticipato da Qualcomm, ha permesso di ottenere un incremento delle prestazioni con elaborazioni AI che con alcuni modelli raggiunge un picco massimo di 4,35 volte rispetto al SoC Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1. Interessante l'approccio adottato con le Micro Tile Inferencing: rimuove molte delle operazioni di lettura e scrittura della memoria, molto esigenti in termini di consumo, spezzettando il tutto in piccoli tiles che scaricano il comparto memoria e riescono a rendere più efficiente le operazioni di inferenza. Da questo se ne ricava un picco prestazionale, abbinato però anche a una migliore gestione energetica.

Il Sensing Hub è il cuore della gestione di tutti i dati provenienti dai sensori collegati a Snapdragon 8 Gen 2, implementati nel dispositivo che si serve di questo SOC: si tratta di elaborazioni a basso consumo ma tipicamente sempre attive nel dispositivo. Qualcomm ha implementato due processori dedicati all'Intelligenza Artificiale, accanto a un DSP, a memoria dedicata e alle funzionalità di gestione della fotocamera "always on". In questa implementazione il Sensing Hub non solo è in grado di elaborare il doppio delle operazioni legate alla Intelligenza Artificiale ma è abbinato a memoria dedicata che è più grande del 50%.

Qualcom è intervenuta nel nuovo chip anche a rinforzare la componente modem, sempre più importante vista la progressiva diffusione a livello globale delle reti 5G. Anche in questo componente Qualcomm ha integrato della logica dedicata alle elaborazioni di Intelligenza Artificiale: il suo ruolo è quello di garantire che il segnale 5G sia in grado di essere più solido nel collegamento, con una bandwidth di trasmissione dei dati più elevata e una migliore copertura del segnale. L'interfaccia di rete per la prima volta supporta la gestione di due SIM 5G entrambe attive contemporaneamente.

FastConnect 7800, la componente di logica interna a Snapdragon 8 Gen 2 dedicata alla connettività WiFi, implementa per la prima volta il supporto allo standard Wi-Fi 7 con multi-link di tipo HBS (High Band Simultaneous). Permette di toccare valori di bandwidth sino ad un massimo di 5,8 Gbps, di fatto raddoppiando il massimo teorico raggiungibile con collegamento Wi-Fi 6; Qualcomm inoltre dichiara una latenza inferiore a 2ms, dato che si rivela essere molto importante per alcune tipologie di utilizzi quali quelli legati ai visori di realtà aumentata e realtà virtuale.

Il processore Kryo è stato profondamente rivisto, pur mantenendo il design originario che vede 3 differenti tipologie di CPU integrate nello stesso package. Il processore al vertice è quello indicato come Prime, basato su architettura ARM Cortex X3, con una frequenza di clock di picco di 3,19GHz, mentre cambia il rapporto tra Performance e Efficient core: ora sono 4 i primi e 3 i secondi, mentre nella precedente generazione il loro numero era invertito. I core Performance hanno ora un frequenza di clock di 2,8GHz, caratteristica che unita all'incremento da 3 a 4 ha permesso di ottenere un aumento delle prestazioni sino al 35% parallelamente ad un miglioramento sino al 40% dell'efficienza complessiva. A valle di tutti i core troviamo una cache L3 da 8MB di capacità.

Interessante l'approccio adottato da Qualcomm per i core Performance: sono 2 di tipo Cortex a710 e 2 di tipo Cortex a715, quindi non uguali tra di loro. Tale decisione è legata a due motivi: il primo è la richiesta di core Performance che i giochi tendono a fare durante la loro elaborazione, motivo per il quale il loro numero è passato da 3 a 4. La seconda è la compatibilità con codice a 32bit, assicurata dai core Cortex a710 ma non da quelli Cortex a715: in questo modo Qualcomm garantisce a Snapdragon 8 Gen 2 la massima flessibilità di configurazione, adattandosi al meglio al tipo di applicazione in esecuzione e preservando anche una compatibilità con prestazioni elevate anche per applicazioni che siano scritte con codice a 32bit. I core di tipo Efficient, infine, come detto sono 3 basati su architettura Cortex a510.

Hexagon Direct Link è altra novità di Snapdragon 8 Gen 2, un collegamento diretto tra la componente Hexagon del SoC e la GPU Adreno e l'ISP Spectra che permette di fornire a questi ultimi due componenti in modo rapido tutte le elaborazioni generate dall'analisi delle reti neurali. Questo tipo di collegamento è particolarmente importante con riferimento all'ISP Spectra, responsabile nei chip Qualcomm della gestione di tutto quello che riguarda la cattura delle immagini e dei video. Qualcomm indica questo identificando Spectra come il primo Cognitive-ISP al mondo: il Soc è in grado ora di vedere attraverso la fotocamera dello smartphone quale sia l'ambiente ed elaborando quanto visto dividerlo sui differenti piani e livelli che lo compongono, intervenendo su ciascuno di essi così da elaborare in tempo reale, attraverso l'Intelligenza Artificiale, tanto le immagini come i video. A differenza delle soluzioni di precedente generazione questo intervento viene eseguito da SoC prima che lo scatto o il video vengano registrati.

Non mancano novità nella componente GPU Adreno, responsabile di assicurare agli smartphone basati su SoC Snapdragon 8 Gen 2 prestazioni sempre elevate con i titoli di ultima generazione. Qualcomm indica un incremento delle prestazioni sino al 25% rispetto alla precedente generazione, con una parallela riduzione del consumo energetico sino al 45% come picco. Interessante l'implementazione del supporto alle API Vulkan 1.3, grazie alle quali è possibile ottenere un miglioramento delle prestazioni sino ad un massimo del 30%. La componente display è ora in grado di supportare il formato HDR Vivid, utilizzato in Cina; è implementato pieno supporto agli standard HDR 10, HDR 10+ e Dolby Vision e troviamo integrata la tecnologia OLED aging compensation, utile per quegli smartphone che utilizzano uno schermo basato su tecnologia OLED per evitare il deterioramente dei pixel nel lungo periodo.

Snapdragon 8 Gen 2 sarà il primo chip mobile a supportare gli Metahumans di Unreal Engine 5, permettendo agli sviluppatori di creare personaggi all'interno dei propri titoli che presentino un elevato realismo dei volti. Altra importante novità riguarda il supporto all'accelerazione hardware al RayTracing, che per la prima volta Qualcomm implementa in un SoC mobile. Spetta ovviamente ora agli sviluppatori di giochi implementare questa funzionalità nei propri titoli: Qualcomm ha per il momento sviluppato una demo che mostra i benefici di questa tecnologia.

Snapdragon Sight è il nome che raccoglie tutte le funzionalità legate alla cattura di immagini e video: in Snapdragon8 Gen 2 supporta sensori da 1 pollice di dimensione, può registrare video 8K in HDR e sfrutta le tecnologie di Intelligenza Artificiale per migliorare in tempo reale la qualità d'immagine finale. Un ruolo fondamentale in questo è svolto da Cognitive ISP del quale abbiamo parlato in precedenza, in abbinamento alla Semantic segmentation in tempo reale che consente senza post produzione e quindi con un sensibile risparmio di energia di elaborare immagini e video nei differenti layer che lo compongono così da migliorarne la qualità finale.

Qualcomm ha inoltre annunciato che Snapdragon 8 Gen 2 può sfruttare il nuovo sensore Samsung ISOCELL HP3 da 200 Mpixel, specificamente ottimizzato per l'abbinamento con il nuovo SoC dell'azienda americana.

A chiudere la panoramica delle funzionalità di Snapdragon 8 Gen 2 troviamo Snapdragon Sound che implementa supporto al Dynamic Spatial Audio con flusso a 48kHz di tipo lossless. Nel corso dei prossimi giorni Qualcomm approfondirà ulteriormente tutte le informazioni legate alla componente audio e a quella fotografica, andando oltre quanto anticipato nel keynote di apertura grazie anche a numerose demo: tratteremo questo in altri articoli a seguire.

Vedremo i primi device con Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 al debutto nel corso già delle ultime settimane del 2022, ma come storicamente sempre accade la maggior parte dei nuovi smartphone top di gamma Android basati su chip Qualcom arriverà in commercio a inizio 2023. Con questo nuovo SoC Qualcomm ha inoltre scelto di cambiare in parte l'approccio circa il livello prestazionale ottenibile, permettendo agli OEM produttori di smartphone di lavorare con le specifiche termiche e di clock in funzione del tipo di prodotto. Di fatto quindi non più smartphone uguali tra di loro, salvo limitate eccezioni, per specifiche termiche ma la possibilità offerta al produttore dello specifico smartphone di adattare i requisiti termici così ad esempio da ottenere frequenze di clock più elevate per via di un sistema di raffreddamento più elaborato che è stato inserito all'interno del prodotto. Oppure, al contrario, ottimizzare i consumi così da migliorare l'autonomia di funzionamento con batteria mantenendo un form factor compatto.