Samsung Galaxy S10: Exynos 9820 kommt in 8 nm mit neuer CPU, GPU und NPU

Samsungs System-on-a-Chip der nächsten Generation heißt Exynos 9820 und wird im kommenden Jahr Smartphones wie das Galaxy S10 antreiben. Der in 8 nm bei Samsung gefertigte Chip kommt mit eigener CPU der vierten Generation, schnellerer GPU und erstmals einer Neural Processing Unit (NPU) für KI-Aufgaben. 8K-Support gibt es auch.

Von der Fertigung in 8 nm LPP (Low Power Plus) FinFET verspricht sich Samsung eine Reduzierung des Energiebedarfs um bis zu 10 Prozent gegenüber dem 10-nm-LPP-Prozess, der für den Exynos 9810 verwendet wird. Der Exynos 9820 soll im Vergleich zum Exynos 9810 eine reduzierte Betriebs- und Leerlaufspannung sowie weniger Leckströme aufweisen. Die von Samsung Mitte Oktober angekündigte erste Produktion in 7 nm EUV scheint für den Exynos 9820 nicht rechtzeitig für ausreichend hohe Stückzahlen angelaufen zu sein.

2 × Exynos M4, 2 × Cortex-A75, 4 × Cortex-A55

Nach wie vor setzt sich die CPU aus acht Kernen zusammen, diese liegen jedoch in einer anderen Konfiguration als bisher vor: Statt wie zuvor auf vier eigene Kerne (Exynos M3) und vier ARM Cortex-A55 zu setzen, kommen jetzt zwei eigene Exynos M4, zwei ARM Cortex-A75 und vier ARM Cortex-A55 zum Einsatz, die vermutlich mittels ARM DynamIQ als ein vollintegriertes Cluster betrieben werden. Auf der Produktseite des Exynos 9820 spricht Samsung allerdings von einem Drei-Cluster-Aufbau.

Taktraten nennt Samsung anders als bei früheren Chip-Ankündigungen nicht, es gibt aber erste Angaben zur Leistung der CPU. Für die Multi-Core-Leistung gibt Samsung ein Plus von 15 Prozent gegenüber dem Exynos 9810 an. Nur auf einen Exynos-M4-Kern bezogen soll die Leistung durch eine neue Architektur und Optimierungen für Speicherzugriffe um 20 Prozent gegenüber dem Exynos M3 gestiegen sein. Alternativ zur Leistungssteigerung gibt Samsung eine Verbesserung der Energieeffizienz von Exynos M3 zu Exynos M4 um 40 Prozent bei gleicher angenommener Leistung an.

Im Bereich des Speichers wird mit Universal Flash Storage 3.0 ein neuer Standard unterstützt, der die Datenrate pro Lane von 5,8 Gbit/s auf 11,6 Gbit/s verdoppelt. Effektiv wird bei UFS 3.0 von Datenraten von 1.200 MB/s pro Lane gesprochen, bei zwei Lanes steigt die Datenrate auf 2.400 MB/s. Hinsichtlich des RAMs unterstützt der Exynos 9820 wie bisher LPDDR4x.

Neue GPU liefert 40 Prozent mehr Leistung

In Sachen GPU bleibt Samsung ARM treu und setzt erneut auf eine Mali-Grafikeinheit. Statt der Mali-G72 MP18 ist nun eine Mali-G76 MP12 verbaut. Was nach zunächst weniger Recheneinheiten klingt, ist dem neuen internen Aufbau der aktuellen Mali-Generation geschuldet, bei dem eine neue Recheneinheit zwei der alten Generation entspricht. Das neue Modell ist demnach vergleichbar mit einem theoretischen 24-Core-Modell der vorherigen Generation. Dementsprechend signifikant soll die Leistungssteigerung laut Samsung ausfallen: Ein Plus von 40 Prozent mehr Leistung oder 35 Prozent weniger Energieverbrauch bei gleicher Leistung gibt Samsung an. Die maximal unterstützte Display-Auflösung liegt wie beim Exynos 9810 bei 3.840 × 2.400 oder 4.096 × 2.160.

NPU hilft bei Fotos sowie AR und VR

Erstmals gibt es in einem Samsung-SoC eine Neural Processing Unit (NPU) speziell für KI-Aufgaben, die damit direkt auf dem Gerät anstatt über eine Verbindung zur Cloud berechnet werden können. Damit zieht Samsung zu Apple und Huawei gleich. Samsung will die NPU insbesondere in den Bereichen Fotos sowie AR und VR zum Einsatz kommen lassen, indem der Co-Prozessor zum Beispiel automatisch die Einstellungen der Kamera aufgrund der erkannten Szenerie und Objekte anpasst, was auch bei der Nutzung von Augmented und Virtual Reality von Vorteil sein soll. Die NPU soll diese Aufgaben sieben Mal schneller berechnen als es bisher mit CPU und GPU möglich war.

Im Bereich des Bildprozessors (ISP) gibt es ein Upgrade auf 8K-Support. Der Chip kann 8K-Material mit bis zu 30 FPS encodieren und decodieren, während Ultra HD mit bis zu 150 FPS encodiert und decodiert werden kann. Dabei werden 10 Bit HEVC, H.264 und Googles VP9 unterstützt. Hinsichtlich der unterstützten Kamera-Auflösung wird aber noch nicht 8K erreicht. Der ISP unterstützt auf der Rückseite einmal 22 Megapixel oder zweimal 16 Megapixel und auf der Front eine weitere Kamera mit 22 Megapixel.

Kein 5G, dafür schnelleres LTE

5G-Unterstützung gibt es mit dem neuen Prozessor noch nicht, stattdessen setzt Samsung auf ein abermals schnelleres LTE-Modem, das nun LTE Advanced Pro Cat. 20 mit achtfacher Carrier Aggregation für bis zu 2 Gbit/s im Downstream unterstützt. Im Upstream sind mit dreifacher Carrier Aggregation nun bis zu 316 Mbit/s möglich. 5G wird bei Bedarf über ein getrennt vom SoC verbautes 5G-Modem realisiert, das Samsung mit dem Exynos 5100 Mitte August vorgestellt hat.

Der Exynos 9820 soll zum Ende des Jahres in die Massenproduktion gehen und wird aller Wahrscheinlichkeit nach im Frühjahr das hierzulande angebotene Galaxy S10 antreiben, während das US-Modell wohl wieder auf einen Snapdragon-Chip setzen wird, der mit dem Snapdragon 8150 Anfang Dezember vorgestellt werden und eine ähnliche Leistung wie der Exynos 9820 bieten dürfte.