Raspberry Pi 5: Kleinst-PC nutzt „Chiplet-Design“ mit eigenem I/O-Controller

Vier Jahre nach dem Raspberry Pi 4 kommt Ende Oktober der heute vorgestellte Raspberry Pi 5 zu Preisen ab 60 US-Dollar auf den Markt. Der Kleinst-PC setzt auf einen deutlich moderneren und schnelleren BCM2712 als Application Processor und kehrt damit der monolithischen Architektur den Rücken. Reichlich Zubehör gibt es ebenso.

Vorbestellungen für den Raspberry Pi 5 werden ab sofort über die autorisierten Reseller angenommen. Die unverbindliche Preisempfehlung in US-Dollar vor Steuern liegt bei 60 US-Dollar für das 4-GB- und 80 US-Dollar für das 8-GB-Modell.

BCM2712 mit vier Arm Cortex-A76

Mehr als zweimal so schnell wie der Raspberry Pi 4 sei der Raspberry Pi 5, erklärt Eben Upton von der Raspberry Pi Foundation. Hintergrund ist der Wechsel auf den BCM2712, einen Application Processor (AP) von Broadcom, der mit vier 64-Bit-fähigen Cortex-A76-Kernen von Arm und einer VideoCore-VII-GPU von Broadcom läuft. Das SoC taktet mit 2,4 GHz, bietet 512 KB L2-Cache pro Kern und einen L3-Cache von 2 MB. Damit liegt der BCM2712 drei Generationen Mikroarchitektur vor dem älteren BCM2711 des Raspberry Pi 4, der noch in 28 nm gefertigt wurde, während der neue Chip in 16 nm vom Band läuft.

Zweimal 4K60 über HDMI

Die neue GPU des APs nutzt quelloffene Treiber von Igalia und besitzt einen leistungsfähigeren Hardware Video Scaler (HVS), der zwei HDMI-Bildschirme mit 4K60 ansteuern kann, nachdem zuvor nur einmal 4K60 oder zweimal 4K30 möglich war. Einen neuen Decoder für HEVC bis zu einer Auflösung von 4K60 sowie eine neue Image Sensor Pipeline (ISP) besitzt die GPU ebenfalls. Beim Speicher vertraut die Raspberry Pi Foundation neuerdings auf 32-Bit LPDDR4X mit 4.267 MT/s anstelle von 2.000 MT/s.

RP1 als eigener I/O-Controller

Für den Raspberry Pi 5 hervorgehoben wird der Abschied von einer monolithischen Architektur hin zu einem Chiplet-Design. Vergleichbar mit aufwendigen Chiplet-Designs, die unterschiedliche Tiles in einem Package unterbringen, wie es etwa bei Intels Meteor Lake der Fall ist, ist der Raspberry Pi 5 allerdings nicht. Vielmehr befinden sich auf der Platine jetzt mehr dedizierte Chips für Funktionen, die bislang im AP zu finden waren. War bislang praktisch der gesamte I/O-Bereich im AP untergebracht, stecken darin jetzt nur noch das SD-Card-Interface, SDRAM, HDMI und PCI Express. Mit dem RP1 setzt die Raspberry Pi Foundation hingegen auf einen eigenen I/O-Controller.

Der RP1 wurde intern von demselben Team wie der RP2040-Microcontroller entwickelt und wird ebenso in dem ausgereiften TSMC-Prozess 40LP gefertigt. Über den RP1 stellt der Kleinst-PC jeweils zweimal USB 3.0 und USB 2.0, Gigabit-Ethernet, zwei MIPI-Transceiver mit je vier Lanes für Kameras und Displays, einen analogen Video-Ausgang, GPIO mit 3,3 Volt und eine Sammlung von GPIO-Multiplexed-Low-Speed-Interfaces (UART, SPI, I2C, I2S und PWM) zur Verfügung. Die Anbindung an den BCM2712 erfolgt über PCI Express 2.0 mit 16 Gbit/s. Mit Entwicklungskosten von 15 Millionen US-Dollar und dem Start der Entwicklung bereits 2016 sei der RP1 das mit Abstand am längsten laufende und teuerste Projekt der Raspberry Pi Foundation gewesen.

Neuer PMIC von Renesas

Auf der Platine sitzt mit dem Renesas DA9091 „Gilmour“ ein neuer Power Management IC (PMIC) für die Stromversorgung, der die unterschiedlichen benötigten Spannungen für das Board zur Verfügung stellt und bis zu 20 A an den BCM2712 liefern kann. Vom Raspberry Pi 4 übernommen wurden der Infineon CYW43455 für Wi-Fi 5 und Bluetooth 5.0 (LE) und der Broadcom BCM54213 für Gigabit-Ethernet PHY. Auf dem Board finden sich außerdem zwei FPC-Stecker, die vier bidirektionale MIPI-Interfaces zur Verfügung stellen, um zum Beispiel eine CSI-2-Kamera oder ein DSI-Display anzuschließen. Die ehemals von einem Bildschirmanschluss belegte Fläche wird jetzt für einen kleineren FPC-Stecker genutzt, der eine Lane PCI Express 2.0 für schnelle Peripherie zur Verfügung stellt.

Alle technischen Details zum Raspberry Pi 5 sind in einem ausführlichen PDF-Dokument zu finden, das auch die Abmessungen der Platine von 85 × 56 mm offenbart. Entwickelt wurde die Platine in Cambridge, gefertigt wird sie im 350 km entfernten Wales.

Zubehör für den Raspberry Pi 5

Reichlich Zubehör wurde parallel vorgestellt. Dazu gehören ein Gehäuse, eine aktive Kühlung bestehend aus Kühlblock und Lüfter, ein 27-Watt-Netzteil, Kabel für Kameras und Displays in verschiedenen Längen, eine ab Anfang 2024 verfügbare zusätzliche Platine für PoE+, ein für Anfang des kommenden Jahres geplantes Board für M.2, ein neues Raspberry Pi Beginner’s Guide und eine RTC-Batterie. Mitte Oktober dieses Jahres soll außerdem eine neue Version von Raspberry Pi OS auf Basis des aktuellen Debian „Bookworm“ angeboten werden.