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Smartphone-Prozessor Snapdragon 865: 960-fps-Videos, Dolby Vision und 7 nm, aber ohne integriertes 5G

Qualcomms neuer Snapdragon 865 ermöglicht zahlreiche neue Kamerafunktionen, darunter Super-Zeitlupenvideos ohne Zeitlimit. 5G ist fester Bestandteil.

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(Bild: heise online / Patrick Bellmer)

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Mit der Vorstellung des in 7 nm gefertigten Smartphone-Prozessors Snapdragon 865 gewährt Qualcomm einen Ausblick auf die kommenden Flaggschiffe. Die werden nicht nur wie üblich ein wenig schneller und sparsamer, sondern sollen in erster Linie von neuen Kamerafunktionen profitieren. Für Fotos bietet das neue System-on-Chip (SoC) in erster Linie höhere Auflösungen, für Videos einen höheren Dynamikumfang dank Dolby Vision sowie einen deutlich leistungsfähigeren Zeitlupenmodus. Der nimmt annähernd 1000 Bilder pro Sekunde (fps) auf – ohne zeitliche Begrenzung. Erste Geräte mit dem neuen SoC werden im Frühjahr 2020 erwartet.

Der Spectra 480 getaufte Prozessor erreicht eine Leistung von maximal 2 Gigapixeln pro Sekunde (Snapdragon 855: 1,3 Gigapixel). Das ermöglicht eine deutlich schnellere Verarbeitung der vom Kamerasensor gelieferten Daten. Statt wie bislang einen Pixel pro Taktzyklus kann der neue ISP gleich vier verarbeiten. Die dadurch gesparte Zeit lässt sich für Bildverbesserungen wie Multi-Frame-Noise-Reduction nutzen. Das Mehr an gesteigerte Leistung erlaubt zudem die Verarbeitung größerer Aufnahmen. Das Limit liegt nun bei 200-Megapixel-Aufnahmen respektive zweimal 64 Megapixeln ohne Auslöseverzögerung.

UHD-Videos kodiert der ISP mit bis zu 120 fps, 8K-Auflösung ist ebenfalls möglich; Angaben zu Bildrate bei 8K gibt es nicht. Wahlweise werden UHD-Videos auch mit hohem Dynamikumfang (HDR, High Dynamic Range) gespeichert. Neben dem statischen HDR10 unterstützt der Snapdragon 865 auch das dynamische HDR10+ und – als erstes Smartphone-SoC – Dolby Vision. Das von Dolby entwickelte Format zeichnet sich durch eine höhere Farbtiefe (12 statt 10 Bit) und Maximalhelligkeit aus. Aber: Dolby-Vision-taugliche Displays werden vom Snapdragon 865 nicht unterstützt. Das Datenblatt weist an dieser Stelle lediglich HDR10 und HDR10+ aus.

Vorgesehen ist der Snapdragon 865 für High-End-Smartphones. Eine 4G-Variante wird es anders als beim Snapdragon 855 nicht geben.

(Bild: Qualcomm)

Verbessert hat Qualcomm die Möglichkeit, Fotos während einer Videoaufnahme zu schießen. Handelte es sich bislang in der Regel nicht um ein echtes Foto, sondern lediglich ein extrahiertes Video-Frame, soll der Snapdragon 865 parallel zum Video bis zu fünf 64 Megapixel große Fotos in Reihe (Burst-Mode) aufnehmen können.

Einen großen Sprung gibt es bei Zeitlupenvideos. Die spektakulären Aufnahmen mit 960 Bildern pro Sekunde waren bislang zeitlich limitiert – mehr als kurze Augenblicke mit einer derart hohen Bildrate waren aufgrund der technischen Limitierungen nicht möglich. Diese Einschränkung hebt Qualcomm auf und erlaubt unbegrenzt lange 960-fps-Videos. Die Auflösung bleibt aber bei maximal HD (720p).

Andere Verbesserungen gehen auf das Konto der erhöhten KI-Leistung des neuen DSPs Hexagon 698. Die "AI Engine" der fünften Generation erreicht 15 TOPS und damit doppelt so viel wie der Snapdragon 855. Ausgelegt ist sie für Tensor, Vektor- und Skalar-Berechnungen. Das erlaubt im Zusammenspiel mit der Kamera unter anderem eine verbesserte Echtzeiterkennung von Objekten und ein verbessertes Echtzeitbokeh bei der Aufnahme von UHD-Videos.

Erstmal seit dem 2014 vorgestellten Snapdragon 805 – und anders als beim ebenfalls vorgestellten Snapdragon 765 – verzichtet Qualcomm bei einem SoC der 8xx-Reihe auf ein integriertes Mobilfunkmodem. Begründet wird dies mit der langen Entwicklungszeit – bereits vor drei Jahren wurde mit den Arbeiten begonnen. Aber auch der Platzbedarf spielt eine Rolle. Stattdessen koppelt das Unternehmen den Chip mit dem Multimode-Modem X55, das sich sowohl auf 5G als auch 2G, 3G und 4G versteht. In 5G-mmWave-Netzen beherrscht es 2x2 MIMO, in Sub-6-Netzen 4x4 MIMO. Die maximalen Übertragungsraten in 5G-Netzen betragen 7,5 und 3 GBit/s im Down- und Uplink. Für 4G-Netze sehen die Spezifikationen ein maximales Tempo von 2,5 GBit/s vor. Eine Alternative zur Kopplung mit dem X55 sieht Qualcomm nicht vor. Das bedeutet, dass mit dem Snapdragon 865 bestückte Smartphones grundsätzlich 5G-tauglich sind. Anders als beim Vorgänger Snapdragon 855, bei dem es 5G nur als Option gibt.

Der Snapdragon 865 fällt größer als sein Vorgänger aus, obowohl es kein integriertes Modem mehr gibt.

(Bild: Qualcomm)

Überwiegend Detailänderungen gibt es hinsichtlich der weiteren Kommunikationseigenschaften. Das integrierte WLAN-Modul FastConnect 6800 unterstützt Wi-Fi 6 (802.11ax) inklusive 8x8 MU-MIMO und erreicht im Idealfall eine Übertragungsrate von knapp 1,8 GBit/s. Im 60-GHz-Band (802.11ad und ay) sind 10 GBit/s möglich. WPA3 soll sichere Verbindungen ermöglichen. Bluetooth wird in Version 5.1 unterstützt, inklusive Qualcomms Audio-Codecs aptX und aptX Adaptive.

Trotz im Vergleich zum Snapdragon 855 gleicher Taktraten soll die Leistung um 25 Prozent höher respektive der Energiebedarf um 25 Prozent geringer ausfallen. Dabei bleibt Qualcomm beim Snapdragon 865 dem CPU-Aufbau des Vorgängers treu: Entsprechend gibt es neben einem "Prime"-Kern drei "Performance"- und vier "Efficiency"-Kerne. Beim Prime-Kern handelt es sich um einen ARM Cortex-A77, der mit bis zu 2,84 GHz taktet und auf 512 KByte Level-2-Cache zugreifen. Für die Performance-Kerne greift Qualcomm auf den gleichen CPU-Typ zurück, limitiert Takt und L2-Cache jedoch auf 2,4 GHz und 256 KByte. Bei den vier Efficiency-Kernen handelt es sich um bis zu 1,8 GHz schnelle Cortex-A55 mit jeweils 128 KByte L2-Cache.

Alle acht Kerne teilen sich einen 4 MByte und damit einen im Vergleich zum Snapdragon 855 doppelt so großen L3-Cache.

Die wichtigste Neuerung mit Blick auf die GPU: Der Treiber kann über den Google Play Store Updates erhalten. Das schafft Unabhängigkeit von Betriebssystem-Updates, über die neue Versionen bislang verteilt werden. Macht Qualcomm von diesem Vorteil Gebrauch, lassen sich neue Funktionen schneller nachreichen.

Die neue Grafikeinheit Adreno 650 soll 20 Prozent mehr Leistung als die Adreno 640 des Snapdragon 640 bieten. Damit würde sie bei etwa 1200 GFLOPS landen. Berücksichtigt wird neben Vulkan 1.1 auch DirectX 12, OpenGL ES 3.2 und OpenCL 2.0 FP auch die Wiedergabe von Spielen in HDR-Grafik inklusive HDR10+ und Dolby Vision. Unter dem Ende 2018 eingeführten Schlagwort Snapdragon Elite Gaming nennt Qualcomm für den Snapdragon 865 die Unterstützung von Displays mit 144 Hz (maximal bis QHD+-Auflösung, darüber mit 60 Hz) und Desktop Forward Rendering für Spiele, die die Unreal Engine 4 nutzen. Das reduziert unter Umständen zwar die Anzahl der Shading-Optionen, kann aber zu einer höheren Bildrate und kürzeren Ladezeiten führen.

Sowohl CPU als auch GPU können von schnellem Arbeitsspeicher profitieren. Das SoC lässt sich mit Speicher vom Typ LPDDR4X (maximal 2133 MHz) und LPDDR5 (maximal 2750 MHz) koppeln. Möglich sind dabei bis zu 16 GByte.

Ob es sich beim gewählten 7-nm-Fertigungsprozess um den gleichen wie beim Snapdragon 855 (TSMC N7) oder eine Weiterentwicklung handelt, ist nicht bekannt. Zu den ersten Herstellern, die Geräte mit dem neuen SoC anbieten wollen, gehören Oppo und Xiaomi. Mit dem Mi 10 hat Xiaomi bereits ein konkretes Modell angekündigt.

[Update, 04.12.2019 23:50 Uhr]

Der Snapdragon 865 nutzt nicht alle Möglichkeiten, die Dolby Vision bietet. So werden Videos nur in 10 statt der möglichen 12 Bit kodiert. Eine weitere Einschränkung gibt es bei der gleichzeitigen Aufnahme von Videos und Fotos: 64-Megapixel-Fotos lassen sich nicht in Verbindung mit 8K-Videos aufnehmen. Letztere werden zudem nur mit 30 Bildern pro Sekunde kodiert.

Die Produktion des SoCs erfolgt in TSMCs N7P-Prozess. Dabei handelt es sich um eine DUV-basierte, verfeinerte Version des letztjährigen Fertigungsverfahrens, die eine um 7 Prozent höhere Leistung oder einen um 10 Prozent geringeren Energiebedarf ermöglicht.

Hinweis: Qualcomm hat den Autor zum Snapdragon Tech Summit eingeladen und die Reisekosten übernommen. (pbe)