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ARM dévoile le futur de nos smartphones, fait de plus de puissance, d’autonomie et… de ray tracing

ARM, la société britannique qui développe la plate-forme technologique du même nom, vient d’annoncer une série de nouveaux cœurs CPU, plus performants et économes en énergie. Mais c’est surtout l’arrivée de son premier GPU, capable d’accélérer les calculs de ray tracing de manière matérielle qui retient l’attention.

L’année dernière, en mars, ARM pointait le doigt en direction du futur, et dévoilait son architecture Armv9, évolution majeure pensée pour les dix prochaines années après un règne d’ARM v8 qui n’en finissait pas. Quelques mois plus tard, en mai, ARM, toujours, ouvrait les vannes et introduisait ses premiers SoC Armv9. On avait alors droit à pas moins de trois nouveaux CPU (les Cortex-X2, A710 et A510) et quatre nouveaux GPU Mali (les G710, G610, G510 et G310).

Un gros cœur pour viser plus haut

Logiquement, ARM vient donc d’introduire la deuxième génération de ses CPU Armv9 : les Cortex-X3 et Cortex-A715 – et on oubliera volontairement l’A510, légèrement mis à niveau. Le premier est l’héritier du X2. Il est, comme lui, dédié uniquement au dieu 64-bit, et se destine à décrocher les étoiles.

Le Cortex-X3, d'ARM, en quelques chiffres.
ARM

Il est pensé pour être puissant, avec une fréquence maximale mobile fixée à 3,3 GHz, contre 3 GHz pour le X2. Grâce (entre autres) à un travail d’optimisation de la gestion des prédictions de calcul et du Branch Target Buffer, le X3 serait jusqu’à 25% plus performant que les derniers smartphones haut de gamme sous Android utilisant le Cortex-X2.

Sans entrer dans le détail, les Cortex-X3 pourraient juxtaposer jusqu’à 12 cœurs, afin de donner encore plus de potentiel aux configurations big.LITTLE, faites de cœurs puissants (big) et de cœurs basse consommation (LITTLE).

Fidèle à son histoire et son savoir-faire, ARM a également publié quelques graphiques pour montrer que sa deuxième génération de puce Amv9 affiche un rapport performance/Watt appréciable. Ils manquent certes d’un peu de données pour des comparaisons précises, mais donnent toutefois une idée générale des progrès revendiqués.

D’ailleurs, ARM ne se contente pas de mettre son Cortex-X3 en face de X2, il va un peu plus loin en déclarant que son X3 pourrait offrir jusqu’à 34% de performances de plus qu’un Core i7 1260p, d’Intel, plafonné à 28 W, dans un PC portable grand public. Le vent des PC sous ARM souffle de plus en plus fort.

Un nouveau milieu de gamme bien costaud

En plus de son Cortex-X3, ARM a introduit un successeur à son A710, le Cortex-A715. Il se place en milieu de gamme, comme son aîné. Comme lui, il évolue toujours dans la catégorie des puces avec de gros bras, qui cherche aussi à économiser leurs efforts, et la batterie de l’appareil qui les embarque. Le A715 se distingue toutefois du A710 en étant le premier cœur de milieu de gamme à n’être que 64 bit – et cela a un impact direct…

Non pas sur les performances, où le Cortex-A715 n’affiche qu’un gain de 5%, mais au niveau de la consommation d’énergie. Dans ce domaine, il frappe fort. Il serait ainsi 20% plus efficace énergétiquement parlant ! C’est impressionnant. D’autant plus que ce chiffre ne prend pas en compte les tailles de gravure retenues pour fabriquer les puces. Or, le passage du 5 nm au 3 nm chez TSMC devrait apporter un gain de 20 à 30% en matière d’énergie consommée également. Vos futurs smartphones devraient vraiment tenir plus longtemps.

De nouveaux GPU et une nouvelle techno pour le jeu

Mais au-delà de ces deux nouveautés, par ailleurs accompagnées de mises à jour discrètes des cœurs d’entrée de gamme, l’information à retenir tient surtout à l’introduction par ARM de son nouveau GPU mobile haut de gamme.

Baptisé Immortalis-G715, il se place au-dessus des Mali-G715 (entre sept et neuf cœurs) et G615 (six cœurs ou moins), annoncés par ARM dans la même foulée, et qui sont des GPU premium.

Extrêmement prometteur, il pourra embarquer entre 10 et 16 cœurs, et promet des gains de l’ordre de 15 % par rapport à la génération précédente de Mali.

Schéma du GPU Immortalis-G715, d'ARM
ARM

ARM annonce aussi une nouvelle fonction graphique, appelée Variable Rate Shading, disponible pour ses trois nouveaux GPU. En quelques mots, elle consiste à concentrer la puissance de rendu sur une partie d’une scène, là où se déroule l’action par exemple. Elle y calcule alors plus de pixels, pour une finesse d’image renforcée. Le jeu est alors plus lisible et plus joli à l’œil.
Mais ce n’est pas tout, le Variable Rate Shading permet également d’économiser de l’énergie et de doper les performances. ARM aurait enregistré jusqu’à 40% d’images par seconde grâce à sa technologie.

Le premier GPU mobile compatible avec le ray-tracing d’ARM

Mais la promesse la plus folle est que le GPU Immortalis va ouvrir la porte à l’accélération matérielle des rendus ray-tracing sur les smartphones de demain. Imagination Technologies a déjà marché dans cette direction avec son architecture PowerVR Photon et ses Ray Acceleration Cluster. Tout comme AMD et Samsung avec leur Exynos 2200. Mais le fait que la gestion matérielle du ray tracing soit prise en charge directement par ARM laisse espérer un potentiel tout différent.

À quoi faudra-t-il s’attendre ? Selon un post de blog d’Andy Craigen, directeur du product management pour ARM et responsable de la roadmap des GPU premium, « le ray-tracing sur l’Immortalis-G715 n’utilise que 4% des cœurs shaders, tout en fournissant plus de 300% de performances en plus grâce à l’accélération matérielle ».

L’accélération matérielle permettrait donc un joli x3 par rapport au traitement logiciel pur – on est à peu près au niveau du delta de gains promis par les premières cartes graphiques haut de gamme de Nvidia avec des RT Core, comme la GeForce RTX 2080. Cela ne signifie évidemment pas que les résultats seront du même acabit, cependant, on sait que ce niveau de gain de performances a permis le décollage prudent de cette techno sur PC.

 

Si les joueurs mobiles doivent d’ores et déjà saliver, il faudra évidemment que les développeurs empruntent cette nouvelle porte qui leur est offerte pour que des jeux tirent profit de l’accélération ray tracing.
Mais les planètes pourraient être alignées. « ARM pense que le ray tracing représente un changement de paradigme dans les contenus de jeux mobiles. Nous avons décidé d’introduire la compatibilité matérielle du ray tracing maintenant sur Immortalis-G715, parce que nos partenaires sont prêts, le matériel est prêt, et l’écosystème des développeurs est sur le point de l’être. », écrit Andy Craigen, visiblement confiant. Il peut l’être : Epic et son Unreal Engine soutiennent cet effort, tout comme Unity, autre moteur omniprésent dans le monde du jeu mobile, notamment.

Pour le jeu, oui, mais aussi la réalité augmentée

On ne peut légitimement se réjouir à l’idée d’avoir des jeux encore plus beaux. Cependant, au risque de décevoir les gamers, l’usage du ray tracing qui nous paraît le plus intéressant n’est pas là. Dans une optique où la réalité augmentée est la prochaine révolution d’usage à nos portes, surtout si elle s’embarque dans des facteurs de forme dédiés comme des lunettes « intelligentes », le ray tracing pourrait renforcer l’immersion des utilisateurs.

Par définition, le ray tracing repose sur la projection de faisceaux lumineux qui dessinent les objets virtuels en « rebondissant » à leur surface. Or, un des enjeux de la réalité augmentée sera de réussir à effacer, ou tout au moins à estomper, les frontières entre objets réels et virtuels, ce qui peut se faire en travaillant sur l’éclairage des surfaces virtuelles ajoutées… Voilà qui promet de belles choses.

Dans tous les cas, les premières puces et les premiers smartphones à embarquer le nouvel Immortalis ne sont pas attendus au plus tôt avant le début de l’année prochaine. Mais une fois que la base installée d’appareils compatibles sera suffisamment importante, on pourra commencer à se frotter les mains et trépigner d’impatience. Une nouvelle brique du futur aura été posée.

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Source : ARM


Pierre FONTAINE