Chipontwerper ARM onthult zijn nieuwe A72-ontwerp waarmee het de keuze biedt tussen flink hoger prestatieniveau of aanzienlijk lager energieverbruik. Met 50/50-dank aan wijzigingen in de chiparchitectuur en de overstap naar productie op 16 nanometer (nm).
De Britse firma ARM spiegelt zijn nieuwe A72-processor voor als drie keer zo krachtig als de veelgebruikte A15-chip óf van gelijk vermogen maar dan met 75 procent lager energieverbruik. Die vergelijking is een tikje oneerlijk omdat de A15 inmiddels alweer relatief oud is: het ontwerp is in 2010 uitgekomen en de eerste apparaten met afgeleide chips zagen in 2012 het licht. Nadat de chipontwerper een nieuwe processorgeneratie af heeft, hebben processormakers met een licentie op het ARM-ontwerp nog tijd nodig om hun eigen chips te ontwerpen en maken. Vervolgens gaan fabrikanten van apparaten zoals smartphones en tablets ermee aan de slag.
Flink verbeterd ontwerp
ARM zet zijn aankomende A72 (codenaam Maia) niet alleen af tegen de wat oudere A15 maar ook tegen de huidige A57. Ook in die vergelijking doet de aankomende nieuwe generatie het zeker niet slecht. De 64-bit A72-processor is ongeveer twee keer zo snel als de A57. Daarnaast wordt de nieuwkomer vergezeld van een nieuwe grafische chip (de Mali-T880 GPU) die zo’n 1,8 keer zo krachtig is als de huidige high-end ARM GPU (de Mali-T760).
Verder krijgt de A72 een nieuwe interconnect die de geheugenverbinding van de verschillende componenten van het complete SoC-ontwerp (system-on-a-chip) een verdubbelde bandbreedte belooft. Deze vergelijking van de nieuwe Corelink CCI-500 is met zijn voorganger CoreLink CCI-400. Harde cijfers ontbreken vooralsnog, mede omdat de uiteindelijke prestaties ook worden beïnvloed door het uiteindelijk product van ARM-licentiehouders, zoals Qualcomm, Samsung, Apple, Nvidia, RockChip, MediaTek en vele anderen.
Dynamisch duo
De snellere cache-coherent interconnect is van groot belang voor het big.LITTLE-ontwerp dat ARM al een tijdje hanteert. Daarbij werken een krachtige multicore-processor en een relatief zwakke chip samen om efficiënt te schakelen tussen veeleisende taken en momenten van weinig gebruik. De ‘grote broer’ verbruikt namelijk meer stroom dan de zuinige ‘kleine broer’. Deze door ARM ontworpen heterogene architectuur zou een lager energieverbruik mogelijk maken dan wat met simpelweg kloksnelheidsverlaging valt te behalen.
ARM heeft big.LITTLE eind 2011 aangekondigd toen het zijn Cortex-A7 onthulde. Die A7-processor was ontworpen om aan te haken op voorganger A15 om zo samen een dynamisch duo te vormen. Vervolgens is met de A53 en A57 hetzelfde gedaan en daarna met de A12 en A17. Diverse combinaties van grote en kleine broer zijn mogelijk voor processorproducenten die een ARM-licentie hebben. Op dit moment hebben tien bedrijven al getekend voor een licentie op de A72, waaronder Chinese fabrikanten als MediaTek, HiSilicon en Huawei.
16 nanometer
ARM stelt dat het flink betere prestatieniveau van de A72 voor ongeveer de helft is te danken aan de diverse veranderingen aan de chiparchitectuur. De andere helft van de prestatiesprong komt voort uit de overstap naar een nieuwe fabricagetechnologie, vertelt ARM-topman James Bruce aan techblog Recode.
De A72 wordt namelijk geproduceerd op 16 nanometer, met gebruik van het geavanceerde fabricageproces van chip-foundry TSMC. Volgens ARM kan elke chipmaker daarmee makkelijk overstappen van huidige productielijnen op 32 of 28 nanometer, waar de A15 op wordt gefabriceerd. De fabricage-overstap naar A72 via ARM’s ontwerp voor het TSMC 16 nanometer FinFET+ productieproces moet de processorproducenten garanties geven voor het te verwachten prestatieniveau, het energieverbruik en de time-to-market.
Nog wel even wachten
Naar verwachting duiken de eerste A72-chips volgend jaar pas op in mobiele apparaten zoals smartphones en tablets. Die toestellen kunnen dan krachtiger zijn, nog dunner, en/of langer operationeel zijn op een enkele acculading. ARM spreekt ook van het schrappen van de noodzaak voor ventilatoren om chips te koelen. Daarmee lijkt het bedrijf zijn ambities op hoger niveau te leggen: in de regel hebben systemen zoals laptops wel koel-fans, maar tablets en zeker smartphones niet.
