Si vous craquez pour un smartphone Android à plus de 1 000 euros l’an prochain, voici la puce qui va l’équiper à coup sûr : le Snapdragon 8 Gen 2, de Qualcomm. Comme toutes les fins d’année, l’Américain Qualcomm fait son grand show pour dévoiler le nouveau fleuron de ses SoC. Une puce qui est intéressante non seulement pour ce qu’elle apporte aux futurs appareils haut de gamme, mais aussi incidemment, sur les équipements qui devraient se populariser dans l’entrée de gamme dans les années qui suivent.
Du côté de la conception de la puce, c’est la même chose que l’an dernier ou presque : la puce est toujours gravée en 4 nm, comme le Snapdragon 8 Gen 1. Mais au lieu de faire appel à Samsung pour la première itération et à TSMC pour une version « plus », Qualcomm a directement commandé chez TSMC. On se rappelle l’an dernier de la différence de qualité entre les deux fournisseurs – les puces gravées par TSMC étaient plus puissantes tout en consommant moins d’énergie ! Cette fois, Qualcomm ne prend aucun risque et prend le meilleur d’emblée. Pas une très bonne pub pour Samsung !
Si la gravure reste la même, Qualcomm a conçu une toute nouvelle puce. Tant du point de vue de l’organisation des cœurs CPU, que des technologies graphiques ou encore une infusion de l’IA dans toutes les briques logiques de sa puce phare. Voici un rapide aperçu de l’anatomie de la puce reine des smartphones haut de gamme de 2023.
Un CPU réorganisé en 1+4+3
Le processeur central (CPU) reste une puce à huit cœurs. Mais Qualcomm a revisité non seulement sa composition, mais aussi son organisation. Pour le lancement rapide des applications ou les tâches ultra-intensives, on a toujours droit à un cœur très haute puissance dit « Prime », cette année en Cortex X3 plutôt que X2. Du côté des cœurs hautes performances et haute efficacité énergétique, c’est un véritable mercato qui s’est organisé. Au lieu d’une configuration en 3+4, on a droit cette année à quatre cœurs hautes performances et trois cœurs efficaces. Un choix dicté par le gaming, car « les développeurs ont de plus en besoin de cœurs hautes performances pour les jeux qui sont de plus en plus multithreadés », nous a expliqué Ziad Asghar, le général en chef de l’organisation des puces Snapdragon.
Plus complexe encore, quand on se penche sur les cœurs hautes performances, ils sont cette année non plus tous identiques, mais séparés en deux : deux cœurs ARM Cortex-A715 et deux Cortex A-710. Si les deux premiers sont un peu plus puissants, les 710 sont toujours compatibles avec les applications 32bits, ce qui n’est pas le cas du Cortex X-3 et A715. Qualcomm a ici fait le choix de maintenir la compatibilité avec les anciennes applications. Les gains de performances promis par Qualcomm sont impressionnants en matière de performances pures, mais aussi en matière de perf/Watt. Ce d’autant plus que Qualcomm ne change pas la finesse de gravure, premier facteur touchant ces deux domaines. Mais si l’Américain va vraiment plus loin, c’est en matière de graphisme.
Presque premier sur le ray-tracing mobile (mais le reste est secret)
Comme l’an dernier, la puce graphique de ce Snapdragon 8 Gen 2 ne change pas de numéro de version et s’appelle tout simplement Adreno. Un morceau de puce qui gère non seulement l’affichage à l’écran, mais surtout des jeux, la raison principale qui force les concepteurs de puces à pousser la puissance. Mis à part que la puce est « jusqu’à 25% plus performante et jusqu’à 40% plus efficace » (énergétiquement), du côté de l’organisation interne de ce processeur graphique, nous n’avons rien à vous dire. Non, rien du tout.
L’an dernier, nous nous étions déjà étonnés du peu d’informations que Qualcomm communiquait sur son GPU. Et Ziad Asghar nous avait répondu que ce silence était « voulu ». Pour avoir posé à nouveau la question cette année sur le peu d’informations réellement techniques de ces améliorations intergénérationnelles, on nous a dit, du tac au tac, « la réponse de Ziad Asghar tient toujours ». En clair, ce n’est pas demain que Qualcomm sera prêt à lever les détails de son GPU mobile.
Ce qui ne veut pas dire que rien n’a changé, bien au contraire. Pour la première fois de son histoire, Qualcomm intègre à son GPU la prise en charge des effets dits de ray-tracing (littéralement, le lancer de rayons). A quelques jours près, il aurait pu être le premier à faire cette annonce, mais s’est fait griller la politesse par Mediatek et son Dimensity 9200 le 8 novembre dernier. Déjà disponible sur PC depuis quelques années sur les PC grâce à Nvidia et désormais AMD, cette panoplie de technologies consiste à calculer les trajectoires et interactions de rayons lumineux virtuels. Jadis limités à des rendus de films, le ray-tracing a fait son chemin dans les GPU les plus puissants du monde PC pour arriver pour la première fois dans les puces mobiles en cette fin d’année 2022.
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Ce que cela veut dire pour vous ? Simplement de nouveaux effets 3D pour des rendus lumineux plus réalistes : réflexions dans les miroirs ou les flaques d’eau, ombres diffuses, effets de transparence, etc. La prouesse de Qualcomm est ici d’avoir réussi à intégrer de tels effets dans une puce qui fonctionne au maximum à 5 W, alors que les puces pour ordinateurs consomment jusqu’à plusieurs centaines de watts. Ce qui donne une petite idée de la maîtrise de Qualcomm dans le domaine.
Le premier « processeur d’image cognitif »
Du côté de l’imagerie, le processeur s’appelle toujours Spectra et Qualcomm a été là encore avare en détails structurels. Avec ses trois ISP, il s’agit sans nul doute une évolution du modèle de l’an dernier. À un (très) gros détail près : elle est aujourd’hui complètement interfacée avec l’Hexagon, la puce IA de Qualcomm devient le premier « processeur d’image cognitif » de l’histoire.
Loin d’être une appellation bullshit, cette mention signifie que la puce est capable de faire de la segmentation sémantique, et ce, en temps réel. Une prouesse quand on se rend compte qu’il fallait par le passé plusieurs secondes pour réaliser cette tâche ! Le principe de la segmentation sémantique est ni plus ni moins que de reproduire ce que fait notre cerveau quand il analyse une image envoyée par l’œil : il met des étiquettes sur les éléments de l’image. Les smartphones vont donc pouvoir découper les images en zones dont ils auront identifié la nature et associé des propriétés – un ciel, de l’eau, un chat, un œil, un canapé, etc.
A quoi sert cette « segmentation sémantique » ? On peut d’une part imaginer des applications de catalogage et description des éléments des photos intégrés aux métadonnées. Facilitant ainsi les recherches du type « une voiture jaune ». Mais avant même cet usage, il y a surtout celui de l’amélioration de la qualité d’image. En étant capable de distinguer « intelligemment » une surface de peau, une chevelure ou un feuillage, les algorithmes devraient être plus pertinents.
Le traitement adapté à l’amélioration de la qualité d’image, élément logiciel clé dans les smartphones, est en effet très différent selon qu’il s’agisse de gravier ou de poils d’animaux. Grâce à la puce IA qui permet de réaliser cette analyse en temps réel, la segmentation sémantique va aussi permettre aux algorithmes d’appliquer des corrections spéciales, telles que le retrait des reflets sur les lunettes par exemple (voir ci-dessus). Ou encore corriger les balances de blancs de la même manière que le fait déjà notre cerveau.
IA : explosion des performances par Watt
Comme tous les ans, c’est moins dans les CPU et GPU que du côté de l’IA que les sauts de performances sont les plus importants. Toujours en charge des tâches IA, le chef d’orchestre de la puce s’appelle toujours Hexagon. Et comme pour d’autres éléments de la puce, son organisation interne est encore plus secrète que par le passé. Mais on sait d’où provient l’essentiel de gains de performances : d’une nouvelle méthode de calcul et d’un nouveau logiciel.
Côté logiciel, il s’agit d’une suite à destination des développeurs qui s’appelle Snapdragon AI Studio. Loin d’être un détail, c’est ce logiciel utilisé en amont qui va permettre d’optimiser les applications pour la puce IA de Qualcomm. Notamment en utilisant un nouveau degré de précision dans les calculs IA appelé INT4.
Sans trop rentrer dans les détails, il faut cependant expliquer qu’un certain type de calcul effectué par nos smartphones dans les tâches dites « d’IA » s’appelle l’inférence. Et que ces calculs ont des degrés de précision. Fort logiquement, plus la précision recherchée est grande, plus grands sont les nombres… et plus longs sont les calculs. C’est au travers d’améliorations logicielles et matérielles constantes que Qualcomm et les autres arrivent à maintenir un niveau de précision similaire ou suffisant, mais en réduisant par deux le nombre de bits. Alors que la précédente génération de puces avait fait baisser le niveau de précision utilisable de 16 bit (INT16) à 8 bits (INT8), Qualcomm introduit pour la première fois dans les smartphones la précision INT4. Et son logiciel va être un élément clé de la popularisation d’INT4 car il est à même de « découper » des problèmes complexes en des problèmes plus simples dont le niveau de précision est adapté à la tâche.
Ce que cela veut dire pour nous ? Simplement que les tâches comme la reconnaissance d’image, la traduction en temps réel – désormais de plusieurs langues – se font plus vite et surtout en consommant moins d’énergie. Potentiellement énormément moins d’énergie puisque le facteur maximal de réduction de consommation entre INT64 et INT4 est de x64 !
Sensing hub, un micro cerveau ultra-basse consommation
Véritable micro cerveau dans le cerveau, le Sensing hub de ce Snapdragon 8 Gen 2 devient encore plus puissant que par le passé. Tout en consommant toujours aussi peu d’énergie. Rarement mis en avant par rapport aux CPU et au GPU, le Sensing Hub est pourtant un élément clé pour l’endurance des puces Qualcomm. Cette puce très peu énergivore – on parle de milliWatts ! – est capable de maintenir votre smartphone alerte, même si le reste de la puce est éteint. Discret compagnon des autres composants, c’est lui qui détecte le monde autour de vous et adapte le comportement de la puce à votre environnement. C’est lui qui, par exemple, active l’assistant vocal de votre téléphone.
Désormais équipé de deux processeurs IA, le Sensing Hub maintien la caméra active même l’écran éteint. Ce qui lui permet de détecter le fait que vous passiez devant un QR code sans avoir puisé dans le puissant ISP. Un ISP qui sera alors réveillé par le Sensing Hub afin de lancer la procédure de lecture du QR code et l’éventuel lancement du navigateur ou de l’application qui s’ensuit. Car s’il est toujours alerte, il ne peut se substituer aux autres composants, autant pour des raisons de puissance que de confidentialité. S’il est capable de lire les informations de la caméra, il ne peut ni enregistrer les images, ni les exporter dans la mémoire principale. Une confidentialité nécessaire tant du point de vue de la sécurité que de la confiance – il y a eu suffisamment de hacks de webcam et de microphone pour que le public soit un minimum méfiant.
Réseau : modem 5G dopé à l’IA et arrivée du Wi-Fi 7
La première grosse nouveauté côté réseau, c’est – encore une fois ! – la plus grande intégration de l’IA au sein du modem X70. Plutôt que de se baser sur des scénarios préétablis – et forcément limités dans leur adaptation aux conditions réelles – le modem 5G est désormais piloté par la puce IA. Elle réagit en temps réel aux conditions de réception pour privilégier telle ou telle antenne interne, telle ou telle bande de fréquences. Elle va aussi faire baisser la consommation énergétique en adaptant l’intensité des signaux aux tâches en cours.
Autre première, la prise en charge active de deux SIMs, permettant ainsi de coupler les débits de deux réseaux 4G/5G de manière concomitante. Là encore en partie piloté par l’IA, on peut envisager des scénarios comme l’envoie d’un énorme fichier qui sera partagé par les deux canaux SIM, ou la répartition intelligente de plusieurs connexions sur les réseaux les plus adaptés.
Du côté du module réseau FastConnect 7800, la prise en charge pour la première fois du Wi-Fi 7. Bien que la norme ne soit pas encore totalement finalisée, Qualcomm a déjà introduit les premières briques nécessaires au fonctionnement de ce réseau du futur. Faisant du Snapdragon 8 Gen 2 la deuxième puce au monde à pouvoir recevoir le précieux label Wi-Fi 7, toujours derrière le Dimensity 9200, de Mediatek. Voilà de quoi maintenir le prestige de Qualcomm dans le domaine.
Savoir si vous êtes en vie et rendre du bon son
Si la question de savoir si vous êtes vraiment en vie peut paraître abstraite de prime abord, son implication est pourtant évidente quand on sait que la reconnaissance de visage est désormais l’un des moyens de déverrouillage préféré des utilisateurs. Là encore très (trop !) avare en détails technologiques, Qualcomm a cependant annoncé que son cerbère était à présent capable de détecter si le sujet qui regarde est bien vivant. Par ce qu’on imagine être l’analyse de mouvements naturels des muscles faciaux et du comportement des yeux, cette puce peut plus facilement éviter les piratages à bases de moulages de visages en 3D.
Côté sonore, Qualcomm s’enorgueillit que son programme Snapdragon Sound soit dorénavant rejoint par plus de 60 constructeurs qui ont déjà lancés plus de 70 appareils compatibles – même si nous n’en avons pas encore vu sous nos latitudes. Pour les mélomanes, Qualcomm promet la prise en charge des fichiers sans perte 48 kHz en streaming, de même que Spatial Audio qui prend en compte la position de votre tête dans l’espace. Et pour les joueurs, le Snapdragon 8 Gen 2 abaisse la latence à 48 ms pour éviter toute perception de décalage entre l’image et le son en usage de casque sans-fil.
Si la liste des nouveautés vous paraît longue, sachez que ce genre de présentation ne fait qu’effleurer la complexité d’une telle puce. Un composant ultracomplexe qui demande plus de 10 000 ingénieurs à temps plein pendant trois ans pour voir le jour. Des millions d’heure de travail pour développer la puce qui devrait piloter l’écrasante majorité des smartphones Android haut de gamme de 2023. Et dont un grand nombre des nouvelles fonctions présentées devraient ensuite ruisseler sur les puces milieu puis entrée de gamme dans les années qui viennent.
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