Snapdragon 855: Das kann Qualcomms 5G-SoC für Top-Smartphones

tl;dr: Auf die erste Kurzvorstellung des SoCs ließ Qualcomm zum zweiten Tag des Snapdragon Tech Summits die technischen Details zum Snapdragon 855 folgen. Der Chip setzt auf die neue Kryo-485-CPU, Adreno-640-GPU, das X24-Modem, den Spectra-380-ISP, Hexagon 690 und neues WLAN. 5G ist ein rein optionales Feature.

Neue LTE-Konnektivität

Schnellere und bessere Konnektivität verspricht Qualcomm für den Snapdragon 855. Obgleich 5G in aller Munde ist, gibt es auch bei 4G/LTE nach wie vor Verbesserungen. In den Snapdragon 855 hat Qualcomm das Snapdragon-X24-Modem integriert, das zum MWC im Februar vorgestellt worden war. Statt der bis zu 1,2 Gbit/s des Snapdragon X20 aus dem Snapdragon 845 sind neuerdings bis zu 2,0 Gbit/s im Downlink möglich.

Das wird durch eine bis zu siebenfache Carrier Aggregation realisiert, wodurch mehrere Frequenzblöcke zusammengelegt werden. Die maximale Geschwindigkeit von 2 Gbit/s lässt sich aber auch schon mit fünffacher Carrier Aggregation bei der Nutzung von 4×4 MIMO erzielen. Bei vier Antennen ergeben sich aus fünf Frequenzblöcken 20 sogenannter Spatial Streams mit einer Bandbreite von insgesamt 100 MHz und somit 2 Gbit/s im LTE-Netz. Die Modulation liegt wie zuletzt beim Snapdragon X20 bei 256-QAM, sodass der Durchsatz pro Stream erneut bei 100 Mbit/s liegt (20 × 100 Mbit/s = 2 Gbit/s). Wie zuletzt beim Snapdragon X20 ist der Mischbetrieb aus Frequenzblöcken im lizenzierten sowie unlizenzierten Spektrum möglich.

Auch im Upstream vollzieht das Snapdragon X24 einen deutlichen Schub, da erstmals eine Modulation von 256-QAM verwendet wird. In Verbindung mit der MIMO-Technik Full Dimension Multi-Input Multi-Output (FD-MIMO) können drei Frequenzblöcke zu je 20 MHz zusammengelegt werden, sodass eine Uplink-Verdoppelung auf 316 Mbit/s zur Verfügung steht. Downlink und Uplink können in diesem Maße nur ausgeschöpft werden, sofern der Netzanbieter dies unterstützt, was in Deutschland derzeit nicht der Fall ist.

Optionales 5G via Snapdragon X50

Deutlich stärker als LTE bewirbt Qualcomm hingegen die 5G-Fähigkeiten des Snapdragon 855. Genau betrachtet ist es aber das über PCI Express mit zwei Lanes angebundene 5G-Modem, das den neuen Mobilfunkstandard stellt. Qualcomm bezeichnet die Snapdragon 855 Mobile Platform als erste 5G-Lösung für Top-Smartphones des kommenden Jahres.

Das für 5G benötigte Modem Snapdragon X50 ist zum aktuellen Zeitpunkt allerdings noch nicht in das System-on-a-Chip integriert, sondern ein eigenständiger Chip, den OEMs optional zukaufen können, sofern sie 5G anbieten möchten. Mit älteren Snapdragon-SoCs als dem 855 lässt sich das 5G-Modem allerdings nicht koppeln – deshalb setzt beispielsweise auch der 5G-Mod von Motorola neben dem Modem auch auf den Snapdragon 855, ohne dessen CPU und GPU zu nutzen. Andersherum können OEMs den Snapdragon 855 aber als reine LTE-Lösung verbauen. Das Modem unterstützt 5G im Sub-6-Frequenzbereich und via mmWave und erreicht im Downlink Übertragungsraten von bis zu 5 Gbit/s.

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Wi-Fi 6 integriert

WLAN erhält über die Unterstützung von Wi-Fi 6 (802.11.ax) ein Upgrade gegenüber dem Snapdragon 845. WLAN nach 802.11ax soll die vom Nutzer praktisch verwendbare Bandbreite vor allem bei viel Verkehr im Netzwerk durch den Einsatz von OFDMA um den Faktor vier verbessern, obwohl der Standard auf dem Papier nur 37 Prozent höhere Transferraten verspricht. Die digitale Modulation nach QAM wird zu diesem Zweck von 256-QAM auf 1024-QAM erweitert und MU-MIMO steht erstmals im Upload zur Verfügung. Gefunkt wird wie bei 802.11n im 2,4- und 5,0-GHz-Spektrum (802.11ac nur 5,0 GHz), im Gegensatz zu 802.11ad mit 60 GHz bleiben die Frequenzen also gleich.

Apropos 60 GHz: Der Snapdragon 855 unterstützt außerdem 802.11ay, das auf dem Papier auf der Kurzstrecke über mmWave Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s verspricht. Anders als 802.11ax ist 802.11ay nicht direkt in das System-on-a-Chip integriert, sondern wird lediglich vom SoC unterstützt und muss über einen zusätzlichen Chip realisiert werden.

Neue Kryo-485-CPU und Adreno-640-GPU

In Sachen Leistung verspricht Qualcomm für die CPU eine 45 Prozent höhere Leistung als beim Snapdragon 845 und eine 20 Prozent schnellere GPU als im Vorjahr. Mit der neuen Kryo-485-CPU auf Basis des ARM Cortex-A76 führt Qualcomm einen sogenannten Prime Core ein, dem eine eigene, höhere maximale Taktrate von bis zu 2,84 GHz und ein auf 512 KB vergrößerter L2-Cache zugewiesen wird. Die anderen Kryo-485-Kerne müssen sich mit 256 KB L2-Cache begnügen. Der Prime Core ist Teil derselben Power-Domain wie die anderen drei „großen“ Kerne, die mit bis zu 2,42 GHz takten dürfen. Die Efficiency-Kerne auf Basis des ARM Cortex-A55 haben eine maximale Taktfrequenz von 1,80 GHz. Über alle Kerne verteilt gibt es einen L3- und einen System-Cache, deren Größen zusammen bei 5 MB liegt, vermutlich liegt die Aufteilung wieder bei 2/3 MB.

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Über den Prime Core sollen insbesondere App-Starts schneller vonstatten gehen. Qualcomm verglich zur Präsentation den Snapdragon 855 mit anderen 7-nm-SoCs, bei denen es sich aufgrund der Angabe zur Fertigung nur um den Kirin 980 von HiSilicon (Huawei) und den A12 Bionic von Apple handeln kann. In durchaus beliebten Anwendungen wie Gmail, Google Maps, Facebook, Twitter, WeChat, Instagram und YouTube hat Qualcomm mit dem Snapdragon 855 eigenen Messungen zufolge stets einen deutlich bis zumindest noch kleine Vorsprung in Sachen Ladezeit. Apple ist auf den Folien von Qualcomm stets als „Competitor B“ zu erkennen, HiSilicon als „A“.

Leistung ist allerdings nicht alles, wie Qualcomm betont. Der Chip-Entwickler preist die dauerhaft abrufbare Leistung an, mit der erneut Apple und HiSilicon geschlagen werden sollen. Der Grafik von Qualcomm zufolge kommt es beim Snapdragon 855 nicht zu Leistungsschwankungen. Das gilt laut Qualcomm für intern durchgeführte Messungen der CPU und GPU. Mit welchen Anwendungen und unter welchen Testbedingungen die Messungen durchgeführt wurden, ist allerdings nicht bekannt. Fakt ist aber, dass es noch keine finalen Endgeräte mit Snapdragon 855 gibt, die sich mit einem iPhone mit A12 Bionic oder Huawei-Smartphone mit Kirin 980 vergleichen lassen.

Die Adreno 640 löst als GPU die Adreno 630 ab, sie gehört aber zur selben Familie und stellt mehr ein Upgrade als eine Neuentwicklung dar. 50 Prozent mehr ALUs für FP32- und FP16-Berechnungen und 20 Prozent mehr Leistung suggerieren einen niedrigeren Maximaltakt um den Energiebedarf zu reduzieren. Bestätigen wollte Qualcomm diese Vermutung nicht, da das Unternehmen seit jeher Veränderungen an der Grafikeinheit kaum oder gar nicht kommentiert, doch ein Vergleich von PUBG auf einem Smartphone mit Snapdragon 845 und einem anderen mit Snapdragon 855 zeigte den deutlich reduzierten Energiebedarf bei Nutzung des Extreme-Presets mit limitierten 40 FPS.

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Gaming in HDR

Unter dem Begriff „Snapdragon Elite Gaming“ vereint Qualcomm eine Reihe von Spiele-Optimierungen und Funktionen, darunter die Unterstützung der Vulkan-API in Version 1.1. Das Unternehmen gibt an, in Sachen Performance pro Watt derzeit die Führung auf dem Markt und außerdem den niedrigsten Treiber-Overhead zu haben. „Snapdragon Elite Gaming“ führt zudem Features wie die 4K-Ausgabe an Fernseher, eine Physically-Based-Rendering- und HDR-Pipeline für Spiele, schnellere Ladezeiten sowie weniger Ruckler und niedrigere Latenzen ein. Auch der zur IFA vorgestellte neue dynamische Bluetooth-Codec aptX Adaptive wird vom Snapdragon 855 in Spielen unterstützt.

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