نگاهی به وضعیت فعلی و آینده پروسسورها در سال ۲۰۲۱ میلادی

نگاهی به وضعیت فعلی و آینده پروسسورها در سال ۲۰۲۱ میلادی
بدون نظر, ۱۶/۰۳/۱۳۹۹, توسط , در موبایل
واحد خبر mobile.ir :

کمپانی ARM در آخرین روزهای ماه می سال جاری میلادی نسل جدیدی از محصولات مبتنی بر مالکیت معنوی خود را معرفی کرده و از برنامه‌ریزی برای به‌کارگیری آن‌ها در گوشی‌های اندرویدی تا اواخر امسال و سال ۲۰۲۱ خبر داده است. محصولاتی که نام Cortex A78 و پردازنده‌های گرافیکی Mali-G78 و Mali-G86 در کنار واحد پردازش عصبی Ethos N78 در میان آن‌ها دیده می‌شود. به این ترتیب انتظار می‌رود طیف وسیعی از سازندگان و فعالان بازار اسمارت‌فون و قطعات آن، از کوالکام و سامسونگ تا هواوی و مدیاتک، استفاده از تولیدات جدید ARM را در دستور کار قرار دهند. اما از این فناوری جدید و به طور کلی صنعت پروسسورها در سال آینده چه انتظاری می‌توان داشت؟

جهش بزرگ در قدرت پردازنده‌های برخی تولیدکنندگان

با عرضه پردازنده‌های جدید Cortex-X1 محصول ARM و ترجیح قدرت رایانشی بر بهره‌وری، پردازنده‌های نسل بعدی اسمارت‌فون‌های اندرویدی پس از چندین سال می‌توانند بزرگ‌ترین جهش عملکردی را در این زمینه تجربه کنند. این راهبرد بدان معناست که می‌توان افزایش کارایی و قدرت رایانشی تا ۳۰ درصد را در این پردازنده‌ در مقایسه با Cortex-A77 انتظار داشت که پیش از این در محصولات کوالکام، سامسونگ و تراشه‌های پرچمدار مدیاتک به کار رفته است. در عین حال Cortex-X1 از پردازنده جدید Cortex-A78 نیز که هم‌زمان با آن معرفی شد، ۲۳ درصد قوی‌تر است.

بنا بر اعلام ARM پردازنده Cortex-X1 احتمالاً تنها در اختیار برخی سازندگان تراشه قرار خواهد گرفت. به این معنی که برخی از برندها امکان بهره‌گیری از این پردازنده پرقدرت را نخواهند داشت. به این ترتیب اگر به طور مثال کوالکام بتواند از این پردازنده استفاده کند و سامسونگ یا مدیاتک این امکان را نداشته باشند، احتمالاً زمینه‌ای برای رقابت جدید میان تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند اندرویدی ایجاد خواهد شد.

آینده پردازنده‌های گرافیکی در سال ۲۰۲۱

پردازنده گرافیکی Mali-G78 کمپانی ARM تغییرات نسبتاً کمی را نسبت به Mali-G77 تجربه کرده که پیش از این در تراشه‌های رده‌بالای سامسونگ و مدیاتک به کار گرفته شده بود. از این رو، علاقه‌مندان به بازی‌های موبایلی ممکن است تفاوت چندانی میان این دو GPU احساس نکنند. این امر به خصوص با توجه به تصمیم سامسونگ برای همکاری با شرکت AMD در زمینه گرافیک گوشی‌های هوشمند می‌تواند ARM را در موقعیتی قرار دهد که از بعضی جهات جالب به نظر می‌رسد. سامسونگ در جولای سال گذشته میلادی، از در دست پیاده‌سازی بودن فناوری GPU جدید خود سخن گفت و اعلام کرد که فرآیند طراحی و تولید حدود دو سال به طول می‌انجامد و بدین‌ترتیب می‌توان در سال ۲۰۲۱ چشم‌‌انتظار عرضه آن بود.

اگر به همکاری سامسونگ و AMD در کنار گرافیک‌های قدرتمند Adreno کوالکام توجه کنیم، به نظر می‌رسد که پردازنده‌های گرافیکی ARM دست کم در حال حاضر، گزینه جذابی برای طیف محصولات رده بالا به حساب نمی‌آیند.

در چنین شرایطی، گرافیک Mali-G68 شرکت ARM که به تازگی معرفی شده، نخستین GPU این شرکت در رده میانی رو به بالا به شمار می‌رود و نه تنها بالاتر از سری Mali-G5X قرار می‌گیرد، بلکه ظاهرا از تمام ویژگی‌های مثبتMali-G78 برخوردار است. از آنجا که پیش از این شرکت‌هایی همچون شیائومی، از واحد پردازش گرافیکی Mali G76 (البته با تعداد هسته‌های معدود) در اسمارت‌فون Redmi Note 8 Pro بهره گرفته‌اند، می‌توان امیدوار بود که G68 توانایی گرافیکی بالاتری را در دسترس اسمارت‌فون‌های میان‌رده قرار دهد.

در دوران رقابت برای ارائه نرخ به‌روزرسانی بالاتر در نمایشگر گوشی‌های هوشمند، اهمیت پردازنده‌های گرافیکی دو چندان شده است؛ چنان که اخیراً شاهد معرفی گوشی‌هایی در محدوده قیمت ۲۰۰ تا ۳۰۰ دلار هستیم که از نمایشگرهای ۹۰ یا ۱۲۰ هرتزی بهره می‌برند. این نرخ بالای تازه‌سازی بدون ارتقای پردازنده گرافیکی تأثیر چندانی نخواهد داشت و این دلیل دیگری است که بازار را نسبت به عرضه Mali-G68 و پر شدن شکاف میان پردازنده‌های موبایلی پرچمدار و مقرون‌به‌صرفه خوشبین می‌کند.

چرخش به سوی طراحی‌ کارآمدتر

فرآیند تولید چیپ‌ست (که با نانومتر اندازه‌گیری می‌شود) عامل مهم دیگری در این میان به شمار می‌رود. در واقع کوچک‌تر بودن این عدد نشان‌ می‌دهد که ترانزیستورهایی بیشتری درون تراشه به کار رفته و پردازنده‌ای با ترانزیستورهای بیشتر، قدرتمندتر و کم‌مصرف‌تر خواهد بود. پیش از این شاهد بوده‌ایم که پردازنده‌های موبایلی پیشرفته از لیتوگرافی ساخت ۲۸ نانومتری در اوایل سال ۲۰۱۴ به معماری ۷ نانومتری در چیپ‌ست‌های امروزی رسیده‌اند.

همان طور که می‌دانید سازندگان پردازنده‌های گوشی‌های رده بالای اندروید، در تلاش برای ساخت محصولاتی با ابعاد کوچک‌تر ۵ نانومتری در سال ۲۰۲۱ هستند. از این رو انتظار می‌رود که تولیدکنندگان برتر اسمارت‌فون به زودی به استفاده از این تراشه‌ها روی آورند. اما پروسسورهای میان‌رده معمولاً از این روند عقب می‌مانند و از همین رو ممکن است برای مدتی همچنان با فرایند ۷ نانومتری یا اندکی بزرگ‌تر طراحی شوند.

پردازنده‌های جدید همچنین بهبود کارایی را نیز در دستور کار دارند. به طور مثال Cortex-A55 محصول ARM از جمله هسته‌های پردازشی به شمار می‌رود که می‌تواند در ترکیب با CPUهای قدرتمندتر، انتخاب مناسبی برای همه سازندگان باشد. این پردازنده نسبتاً قدیمی نخستین بار در سال ۲۰۱۷ معرفی شد، اما نکته نومیدکننده آن که ARM هنوز جانشینی برای آن مشخص نکرده است. با این حال در سال آینده احتمالاً شاهد جایگزینی برای این پردازنده خواهیم بود که قادر است گوشی‌های بازه قیمتی ۱۰۰ تا ۱۵۰ دلار را به نحو قابل توجهی ارتقا دهد.

فناوری نسل پنجم

حرکت به سوی فناوری نسل پنجم ارتباطات با دشواری‌های خاص خود همراه است که مصرف بالای انرژی یکی از آن‌ها محسوب می‌شود. خوشبختانه ساخت پروسسورهایی با لیتوگرافی ۵ نانومتری به معنای مصرف انرژی کمتر در تراشه‌های جدید ۵G خواهد بود. پیش‌بینی می‌شود که شرکت‌هایی مانند کوالکام مودم‌های یکپارچه نسل پنجم را در تراشه‌های پرچمدار خود جای دهند و کارایی کلی دستگاه را بهبود بخشند. هنگامی که این تغییر با لیتوگرافی ۵ نانومتری ترکیب ‌شود، می‌توان امیدوار بود که محصولات پرچمدار نسل پنجم در سال ۲۰۲۱ از نظر طول عمر باطری عملکرد بهتری داشته باشند.

اسنپ‌دراگون X60 که اوایل سال جاری میلادی معرفی شد، سومین مودم نسل پنجم کوالکام محسوب می‌شود و از نظر قابلیت‌هایی همچون VoNR (کوتاه‌شده Voice Over New Radio) ارتقاء یافته است. همچنین با برخورداری از فناوری تجمیع بهبودیافته اپراتورها می‌تواند سرعت و ثبات بیشتری داشته باشد.

کوالکام به عنوان غول آمریکایی سازنده چیپ‌ست قصد دارد در سال ۲۰۲۱ ماژول‌های mmWave کوچک‌تری را برای گوشی‌های هوشمند ارائه دهد و اجزای کوچک‌تر به معنای امکان به‌کارگیری باتری‌های بزرگ‌تر و حجیم‌تر خواهد بود. مدیاتک به عنوان دیگر سازنده تراشه نیز به دنبال ارتقاء قابلیت‌های ۵G در محصولات آینده خود است. اگر چه چیپ‌ست‌های مدیاتک هنوز از فناوری mmWave پشتیبانی نمی‌کنند، اما برخی منابع پیش از این از فعالیت‌های شرکت تایوانی برای ارائه راهکارهای مشابه یا جایگزین خبر داده‌اند.

ارتقاء در اتصال

طیف متنوعی از گوشی‌های رده بالا و میان‌رده پیشرفته که در سال ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰ عرضه شده‌اند از استاندارد وای‌فای ۶ بهره می‌برند. جالب آن که این فناوری جای خود را در پلتفرم‌های رده پایین و میانی ارزان قیمت همچون اسنپ‌دراگون ۴۶۰ نیز باز کرده است؛ اگر چه محصولات مجهز به این پردازنده قرار است اواخر سال جاری میلادی وارد بازار شوند.

در حالی که هنوز همه گوشی‌های هوشمند و تراشه‌ها از وای‌فای ۶ پشتیبانی نمی‌کنند، استاندارد وای‌فای ۶E وارد میدان شده است. اگر چه سرعت وای‌فای ۶E در مقایسه با نسل پیشین به نحو چشمگیری افزایش نیافته، اما از کاهش قابل توجه ازدحام نمی‌توان چشم‌پوشی کرد که سبب کاهش تأخیر می‌شود. هنوز هیچ یک از چیپ‌ست‌های کنونی بازار از این استاندارد پشتیبانی نمی‌کنند و باید منتظر ماند و دید کدام یک از تولیدکنندگان پردازنده، نخستین محصول مجهز به وای‌فای ۶E را به بازار عرضه می‌کند. البته کوالکام که جدیدا از برند FastConnect برای محصولات بی‌سیم حاضر در چیپ‌های اسنپ‌دراگون خود استفاده می‌کند به‌تازگی از زیرسیستم‌های FastConnect 6700 و FastConnect 6900 به عنوان اولین تراشه‌های مبتنی بر وای‌فای ۶E رونمایی کرده است.

بلوتوث یکی دیگر از ویژگی‌های مهم ارتباطی محسوب می‌شود و در حال حاضر بسیاری از پروسسورهای پیشرفته و برخی از پردازند‌ه‌های میان‌رده از بلوتوث ۵.۱ پشتیبانی می‌کنند. در همین حال، کوالکام کمتر از یک ماه پیش تراشه ۷ نانومتری اسنپ‌دراگون ۷۶۸G را به سبد محصولات خود افزوده که نسخه اورکلاک‌شده اسنپ‌دراگون ۷۶۵G و اولین چیپ‌ستی به حساب می‌آید که از بلوتوث ۵.۲ پشتیبانی می‌کند. همچنین کمپانی آمریکایی پشتیبانی از نسخه جدید بلوتوث را برای مودم‌های FastConnect هم در نظر گرفته که پیش از این به آنها اشاره شد.

بلوتوث ۵.۲ با پشتیبانی از استاندارد Low Energy Audio برای کاهش مصرف انرژی در صدای بی‌سیم، پخش صدا یا Audio Broadcast و نیز کدک LC3 نسبت به نمونه پیشین ارتقاء یافته است. طبیعتاً برای بهره‌گیری از این قابلیت نیز به تراشه‌های جدیدی نیاز خواهد بود و از آنجا که به‌کارگیری استاندارد جدید معادل کیفیت بالاتر صدا و اتصال مطمئن‌تر به جای تکیه صِرف به فناوری AptX است، می‌توان چشم‌انتظار تغییرات جالب توجهی در این زمینه نیز بود.

یادگیری ماشینی در سال ۲۰۲۱

به نظر می‌رسد در سال جاری میلادی همه تولیدکنندگان بزرگ تراشه به نوعی پردازنده‌های عصبی را در محصولات خود به کار گرفته‌اند. چنان که چیپ‌ست‌های هواوی، مدیاتک، کوالکام و سامسونگ به واحد پردازش عصبی (NPU)، واحد پردازش هوش مصنوعی (APU) و یا شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی (AI accelerators) مجهز شده‌اند. همچنین اکثر پردازنده‌های اندرویدی پرچمدار از تراشه هوش مصنوعی بهره می‌برند و سازندگان به دنبال استفاده از این سخت‌افزار در تراشه‌های رده میانی هستند.

اما آنچه در این میان جلب توجه می‌کند آن است که سازندگان در حال حاضر سخت‌افزارهای یادگیری ماشینی را برای پروسسورهای رده پایین ارائه نمی‌کنند. روندی که احتمالاً در سال ۲۰۲۱ نیز تغییر نخواهد کرد، چرا که پیشرفت‌ها در زمینه CPU و GPU به این معناست که بسیاری از کارهای یادگیری ماشینی را می‌توان با سرعت زیاد و بدون تکیه به پردازنده عصبی اختصاصی اجرا کرد. به علاوه ارتقای CPU و GPU سبب می‌شود که فرآیندهای یادگیری ماشینی به اندازه گذشته سبب کاهش دوام باتری دستگاه نشوند.

با وجود این، برندهای اسمارت‌فون قابلیت‌های استنتاج آفلاین مانند Live Caption (برای افزودن زیرنویس به صورت خودکار در ویدئوها و فایل‌های صوتی)، واقعیت افزوده و پردازش با رزولوشن بسیار بالا را معرفی کرده‌اند که احتمال عرضه تراشه‌های اختصاصی در این زمینه‌ها را افزایش داده است.

آینده پردازنده‌های Exynos سامسونگ

پروسسور Exynos 990 به سبب تفاوت معنادار با اسنپ‌دراگون ۸۶۵ واکنش‌های منفی قابل توجهی را ایجاد کرد. با این حال، می‌توان سال ۲۰۲۱ را مرحله بازسازی برای واحد ساخت تراشه سامسونگ دانست. گذشته از همکاری کمپانی کره‌ای برای ساخت پردازنده‌های گرافیکی با AMD، که پیش‌تر به آن اشاره شد، در دوره اخیر تلاش‌های سامسونگ در زمینه CPU چندان موفقیت‌آمیز نبوده است. این شرکت اواخر سال میلادی گذشته واحد ساخت CPU کاستوم خود را در آستین (Austin) تگزاس تعطیل کرد؛ امری که به معنای تکیه کامل پردازنده‌های این شرکت بر فناوری ARM Cortex خواهد بود.

ظاهراً سامسونگ به این نتیجه رسیده که شرایط فعلی بهترین زمان برای توقف تولید CPU‌های کاستومایز شده این شرکت و استفاده بیشتر از محصولات شرکت ARM است. چرا که به نظر می‌رسد Cortex-X1 با تمرکز بیشتر روی عملکرد پردازشی، فلسفه‌ای مشابه با محصولات کمپانی کره‌ای دارد. البته هنوز نمی‌دانیم که آیا در سال ۲۰۲۱ نخستین تراشه Exynos با پردازنده گرافیکی AMD رونمایی خواهد شد یا خیر، اما به هر حال این چنین محصولی کنجکاوی بازار را برخواهد انگیخت؛ زیرا اولین تلاش AMD برای ورود به عرصه گرافیک گوشی‌های هوشمند به شمار می‌رود.

آینده پردازنده‌های Hisilicon هواوی

بخش HiSilicon هواوی از زمان آغاز تحریم‌های ایالات متحده، یکی از نقاط قوت شرکت بوده و مسیر تولید و تأمین نیازهای کمپانی چینی را در داخل این کشور هموار ساخته است. امری که با توجه به مجاز نبودن کوالکام برای ارائه فناوری‌های خود به هواوی، اهمیت دوچندانی یافته و پردازنده‌های HiSilicon به پر کردن این شکاف یاری رسانده‌اند.

اما ممنوعیت‌های جدید وزارت بازرگانی آمریکا برای قطع ارتباط هواوی با سازندگان تراشه، این شرکت را دست کم در زمینه تأمین پردازنده در تنگنا قرار داده است. البته دولت آمریکا به تولیدکنندگان چیپ‌ست اجازه داده حداکثر تا ۱۲۰ روز پس از تصویب قانون جدید، تراشه‌های در حال تولید و سفارش‌های قبلی را به کمپانی چینی تحویل دهند. طبیعی است که اجرایی شدن این قانون توانایی هواوی در توسعه جدیدترین فناوری‌های این حوزه را به طور قابل ‌توجهی تحت تأثیر قرار می‌دهد. در واقع اگر تولیدکننده تراشه واقعاً نتواند آن را تولید کند، اساساً هدف از طراحی آن چه بوده است؟

یکی از راهکارهای احتمالی هواوی برای خروج از این وضعیت، روی آوردن به دیگر سازندگان تراشه مانند سامسونگ یا کارخانه‌های کوچک‌تر چینی است. اما چنین کاری مشروط بر این است که این سازندگان تکیه چندانی به دانش فنی آمریکایی نداشته باشند. پیش از این خبرهایی در خصوص واگذاری تدریجی ساخت تراشه‌های هواوی از کمپانی تایوانی TSMC به شرکت چینی SMIC منتشر شده بود. از سوی دیگر دولت چین هم برای مقابله با تصمیم جدید آمریکا مبلغی معادل ۲.۲۵ میلیارد دلار را در یکی از کارخانه‌های SMIC سرمایه‌گذاری کرده است. البته SMIC در حال حاضر از لیتوگرافی ۱۴ نانومتری بهره می‌گیرد که با معماری ۷ نانومتری پردازنده‌های پرچمدار امروزی فاصله زیادی دارد.

در این میان ارتباط هواوی با کمپانی ARM عاملی امیدوارکننده به شمار می‌رود، چنان که این شرکت در تمام پردازنده‌های خود از فناوری‌های CPU و GPU محصول ARM استفاده کرده است. با آنکه در زمان آغاز ممنوعیت تجاری آمریکا در ماه می ۲۰۱۹ شرکت ARM اعلام کرد که منطبق با مقررات عمل خواهد کرد، اما در اکتبر همان سال از مجوز دسترسی هواوی به فناوری نسل بعدی خود خبر داد.

در مجموع با وجود مشکلات جدی پیش روی هواوی برای تأمین چیپ‌ست، احتمال تولید نشدن پردازنده‌های کاستوم سامسونگ و استفاده این شرکت از گرافیک‌های AMD در کنار بلوغ فناوری نسل پنجم، به نظر می‌رسد سال آینده میلادی با محصولات جدید ARM سالی جذاب در صنعت گوشی‌های هوشمند باشد.

برچسب ها :
mobile.ir

درباره آریا پارسا

چند ساله که برنامه نویسی می کنم. به دنیای دیجیتال و وب بسیار علاقه مندم و سعی می کنم هر روز در دیجی وبی مطالب مفیدی را برای شما دوستان ارسال کنم.

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *