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– Dic 5, 2019, 16:09 (CET)

Las guerras SoC: el 5G aterriza entre dificultades para los fabricantes de chips para móviles

2019 ha sido un año convulso para los gigantes de la telefonía y los procesadores móviles que le dan vida. En la carrera por poner el 5G en la calle, hay muchas ambiciones de llegar el primero y hacerlo en unas condiciones mínimas para atraer a los consumidores a esta supuesta nueva era de la conectividad.

Con la presentación de la propuesta de Qualcomm para la gama más alta móvil del próximo año, el Snapdragon 865, las cartas quedan ya echadas y podemos empezar a encajar el puzle de. No obstante, esta primera gran oleada de soporte 5G llega de la mano de pugnas, cesiones, victorias y derrotas. Y es que no todos podían ganar todas las batallas en Las guerras SoC.

https://hipertextual.com/2019/12/snapdragon-865-5g-4g-integrado-externo

Huawei, HiSilicon y los Kirin 990 5G entre el bloqueo

Huawei Mate 30 Pro 5G
Huawei Mate 30 Pro 5G. Foto: David Ortiz | Hipertextual.

Huawei ha sido el gran protagonista de 2019. Una situación histórica que relata el despunte chino ante el bloqueo que comanda Trump. Esto se traslada también a HiSilicon, el founder del gigante teleco, que ha visto este año restringido su acceso a todo tipo de proveedores, componentes y propiedad intelectual de origen estadounidense.

Sus SoCs –de System-on-Chip, o en referencia al conjunto de soluciones integrado en un único silicio– llegan este año en un doble sabor: Kirin 990 4G y Kirin 990 5G. Este chip, que se estrena con los Mate 30 Pro todavía atascados en Europa, llega como vimos con una diferenciación que va más allá de su conectividad.

Fabricados por TSMC, la versión 4G se sostiene sobre el proceso de 7nm estrenada en 2018. La versión 5G va más allá: aprovecha el nodo 7nm+, basado en la técnica EUV –en referencia al UltraVioleta Extremo, el color de los lásers de alta frecuencia con el que son 'tallados'–, que desprende un extra de eficiencia que se hace notar.

Por esto, el Kirin 990 5G llega decididamente y con un mejor rendimiento a bordo. Mayores frecuencias que se extienden por su CPU y GPU, además de soportar una NPU –para la 'IA' y sus algoritmos– más grande y con un gran núcleo extra, que permite casi duplicar su rendimiento en este área.

Pero la clave aquí se encuentra en que esta edición del Kirin 990 llega con soporte integrado a 5G. Con el módem Balong 5G en este eficiente proceso, Huawei es capaz de proporcionar conectividad de última generación de una forma más eficiente. Resuelven, de golpe y plumazo y a todos efectos ya en la calle –de momento al menos en China–, el soporte a las nuevas redes.

No obstante, Huawei se ha encontrado con ciertas dificultades en el camino. Ambas versiones de este chip repiten en los diseños Cortex A76 que vimos ya en el Kirin 980, sin abrazar los nuevos diseños actualizados este año por ARM. Esquivan, por tanto, parte del rendimiento derivado de una posterior y mejorada propiedad intelectual que, según su discurso, no habría sido motivada políticamente.

Huawei argumentaba en la presentación de los Kirin 990 que se trataba de una falta de optimización de los núcleos Cortex A77 sobre el proceso de fabricación de 7nm+ de TSMC. Todo puede ser, claro, pero no fue hasta varias semanas después de su lanzamiento que ARM confirmó que, habiendo finalizado la auditoría de su propiedad intelectual, los nuevos diseños no se derivan de sus centros de desarrollo con base en Estados Unidos. Por tanto, podían a partir de entonces proporcionarles acceso a ellos. De lo que entendemos que no antes.

Sea como fuere, habiendo sellado este acceso de cara a próximas generaciones, parece que se trata de no mucho más que un margen de mejora para los chips de HiSilicon en 2020, los Kirin 1000 o como finalmente se terminen llamando. La ruta de Huawei en 2019 a este respecto no es más que una historia de superación, con un muy buen prospecto a medio plazo.

Samsung y el abandono propio con sus Exynos

Samsung Exynos 990
Samsung

Tras la pronunciación del gigante chino, turno para los surcoreanos. En Samsung también han visto grandes dificultades a lo largo de un año que comenzaron con una propuesta que dejaba fríos a muchos. A diferencia del resto de la industria, el fabricante que da vida tanto a chips de Qualcomm como los suyos propios, un salto a medias de los 10 a los 7 nm se encontraba con grandes escollos para encajar las buenas cifras de consumo energético de los Snapdragon.

La diferencia radica en que los Galaxy S10 llegaban con un Exynos 9820 basado en un proceso intermedio, comercialmente denominado de 8nm. En un movimiento algo inusual para la propia Samsung, se vio forzada a dar una doble hornada en 2019. Los Exynos 9825 llegaban hacia finales de año basados en un proceso ya sí de 7nm con todas las letras, además de sobre el proceso EUV tan codiciado en la industria, a bordo de los Galaxy Note 10.

No obstante, esto no bastó a Samsung para igualar las cifras de eficiencia del resto de contendientes. Su aproximación, dicho sea, también es relativamente única. Al menos en el panorama Android. Hace ya varios años que Samsung, siguió los pasos de Apple en la búsqueda de unos núcleos principales de gran tamaño físico, y con un gran rendimiento de único hilo. Esto ha arrojado grandes resultados a nivel de rendimiento en una única tarea, pero echando por tierra el trabajo de optimización conseguido por otras vías.

Recientemente presentaron sus Exynos 990, que llegan acompañados de un módem 5G externo. Este será previsiblemente el procesador de los próximos Galaxy S11 y quizá Galaxy Note de misma numeración. Cuenta, además, con una propuesta con 5G integrado para la gama media del próximo año.

A diferencia del resto de fabricantes, Samsung es de las pocas que cuenta con instalaciones de fabricación y procesos propios. De hecho, compiten por fabricar algunos de los chips de su competencia, como los de Qualcomm o Apple –más sobre esto, más adelante–. Sus progresos y resultados, no obstante, no parecen resultar tan convincentes como los de TSMC, que se ha llevado los contratos de dos de los otrora habituales de Samsung: el Apple A13 y el Snapdragon 865.

Así, Samsung afirmaba recientemente que dejaría a un lado los esfuerzos por buscar un núcleo de alto rendimiento alternativo y totamente bifurcado sobre el de ARM, con lo que pasan página y se limitarán a aprovechar estos mejores diseños. Un duro golpe a los Galaxy que hace patente la inferioridad en este apartado. También una puerta cerrada en cuanto a su diferenciación en potencia de cara a próximas generaciones de dispositivos.

MediaTek y la vuelta al primer plano con Dimensity 1000

MediaTek Dimensity 1000 5G
MediaTek vía AnandTech

Durante unos años algo de tapado, MediaTek perdió casi por completo la relevancia en el mercado de dispositivos móviles. Antaño opción de referencia al menos para los dispositivos en la gama de entrada o la muy económica media, los omnipresentes Snapdragon 625 y cía se hacían con toda clase de dispositivos venidos de China y y otras partes del mundo.

Este último año, la chipera taiwanesa ha renovado algunas de sus propuestas en la gama media, consiguiendo algunos contratos interesantes –como los compañeros del Reno2 de Oppo– que la trajeran de vuelta a un mercado cada vez más apretado en los primeros y medios precios.

No obstante, MediaTek no ha estado de brazos cruzados durante este tiempo. Recientemente anunciaban sus Dimensity 1000, su nuevo chip basado en las más recientes tecnologías licenciables y al alcance. Este llega con soporte a 5G también integrado, los más recientes núcleos A77, A55 y Mali G77 de ARM, junto al penúltimo proceso de TSMC que vemos dando vida a prácticamente todas las propuestas de la industria –salvo el Kirin 990 5G de Huawei–, los 7 nanómetros.

Probablemente este Dimensity 1000 lo tenga algo fácil si son capaces de pulir algunas asperezas del 5G, entre las que podemos poner fácilmente al frente su precio. Si son capaces de aportar calidad a estas escalas, a una fracción de la cifra que fije la alternativa de Qualcomm, será interesante para algunos fabricantes y mercados.

Aun así, MediaTek permanece en un segundo plano y no cuenta con toda la confianza de los usuarios en materia de optimización, consumo energético y estabilidad del sistema, por lo que todavía tenemos que ver qué tal amanece este founder de la República de China en la que podríamos especular como gama alta técnica y asequible.

Qualcomm: Snapdragon 865, 5G forzado pero externo

Chip 5G Qualcomm
Qualcomm

Qualcomm cuenta con la propuesta más esperada entre los semiconductores de cara a 2020. Los gamas altas de OnePlus, Xiaomi, Google, Sony, LG, Motorola –en proceso de vuelta–, Asus o Samsung –fuera de China o Estados Unidos–, entre otros, equipan estos chips de referencia, los Snapdragon 8X5, cada año. El comienzo de década ha sido más que esperado, pues voces de la industria esperan que el 5G pueda aportar valor y elevar el precio que los usuarios están dispuestos a pagar con ellos.

O más les vale, porque los primeros smartphones 5G llegan con un precio algo más elevado, y parece que serán el próximo estándar en la gama alta de cara ya en este año que acecha. Qualcomm ya prometió este año un SoC con módem 5G integrado en 2019. Por sorpresa para muchos, el Snapdragon 865 no será el destinado a incorporarlo, sino más bien el Snapdragon 765G, una versión del su propuesta más elevada fuera de la línea 800. Por descontado, este procesador no integra tampoco el X55 –el módem más relevante de Qualcomm, presentado a principios de año–, sino una propuesta algo más modesta y con una capacidad de conexión ampliamente reducida, el X52.

Una cuestión de supuesta eficiencia y rendimiento, que se traslada en una imposición efectiva a los fabricantes de optar por un paquete indivisible: el Snapdragon 865 y el módem X55 con las respectivas radios. Esta oferta permite, según Qualcomm y como afirman en AnandTech, evitar a los fabricantes enfrentarse a la implantación de todos los componentes necesarios de forma individualizada, lo que facilita también también una tarea de implementación, certificación y ajuste más compleja con estas nuevas y más capaces antenas.

Sea como sea, es habitual que una solución integrada permita a los fabricantes conseguir una reducción en cantidad y tamaño combinado de los silicios, lo que repercute generalmente en una mejorada eficiencia. Por los motivos que sea, no parece que Qualcomm esté ahí todavía, y será de cara a próximas generaciones cuando se integre todo. Mientras tanto, habrá que estar atento a los consumos de estas primeras generaciones de smartphones 5G que lo apuestan todo al rendimiento.

Mientras tanto, en un movimiento inusual por parte de Qualcomm, se despegan también de su nomenclatura tradicional para sus núcleos, que hasta ahora venían llamándose Kyro. En pasadas generaciones, estos ya estaban basados en diseños de ARM con algunas optimizaciones. En diciembre de 2019, Qualcomm pierde el miedo a llamar a estos núcleos directamente Cortex A77 y Cortex A55. Sí mantienen la denominación Adreno en el apartado gráfico, uno de los más interesantes de la industria.

Por la parte del proceso, Qualcomm repite de nuevo en los 7 nm sin EUV de TSMC –aunque con algunas mejoras–, por lo que las ganancias respecto a la referencia que podría ser Huawei en su versión 5G por la parte de diseño, se pierden por este lado. Lo cual son, aparentemente también, garantías de cara a un gran salto en eficiencia si finalmente se da el paso a los 5 nm el próximo año.

Apple va por libre, y por delante –a efectos–

Apple A13 Bionic
Apple

Si bien Apple permanece relativamente al margen de esta carrera, habiendo deliberadamente optado por dejar el 5G fuera de sus dispositivos, esta conectividad sí parece que será uno de los grandes argumentos de venta de los iPhone de 2020. Apple es conocida por trazar una estrategia de "smart follower" siempre que puede o quiere. La carrera por ser los primeros en 5G no va aparentemente con ellos. No obstante, llevan ya varios años acumulando una buena base para desarrollar sus propios módems 5G. Este último año, con la compra de la división de Intel por 1.000 millones de dólares.

Apple ha contado siempre con módems más que decentes –especialmente en los modelos X, XS y ahora Pro frente a los más básicos–. En el apartado computacional, no obstante, juegan solos en términos de rendimiento y eficiencia. Sus diseños propios y de vanguardia, junto al control del sistema operativo, permiten hacerse con uno de los mejores combinados vistos en smartphones.

Y también fuera, y es que si comparamos el rendimiento de los más recientes núcleos Thunder a bordo del Apple A13 Bionic, estos están incluso ya a la par de los núcleos de escritorio –como el Intel 9900K– en su rendimiento sobre algunas métricas. Nada mal para un SoC que ronda los 5W de consumo. La competencia en telefonía Android todavía lejos, varias generaciones atrás. Tanto que ya se conforman con compararse entre ellos.

Sea finalmente de Qualcomm o no, Apple llevará muy probablemente el 5G a sus próximos iPhone, a bordo del Apple A14 o como solución externa. En esta generación de 2020, podrían además también dar el salto de los 7nm –que de nuevo, no es el 7nm+ más eficiente–, a unos 5 nm mucho más eficientes y con el que compensar el mordisco que previsiblemente pueda dar en materia de autonomía todo el antenaje y circuitería extra del próximo estándar de conectividad.

ARM y TSMC, los ganadores silenciosos en los extremos

ARM

En todo este proceso hacia el 5G hay, de momento, dos ganadores silenciosos que continúan afianzando sus posiciones. Al principio de toda la cadena de desarrollo se encuentra ARM. Una marca ya mencionada en varias ocasiones aquí, y que no cuenta con instalaciones de fabricación como tal. Se dedican a diseñar los silicios y presentarlos con una temporada de antelación, de forma que sus socios puedan diseñar sus chips sobre ellos.

Todos los aquí mencionados, excepto Apple, cuentan y previsiblemente contarán con su propiedad intelectual a bordo de sus dispositivos. Samsung, MediaTek, Qualcomm y Huawei compiten entre sí por integrar, entre otras muchas cosas, los componentes principales de los chipsets móviles. Como vemos, con el desistimiento de Samsung y Qualcomm en torno a unos diseños más personalizados y el resurgimiento en potencia de MediaTek, la perspectiva no hace otra cosa que mejorar para ARM.

Mientras tanto, esta ya se defiende para evitar futuras injerencias y caprichos del gobierno estadounidense que puedan dar al traste con parte de su negocio de licencias. Recientemente afirmó que tanto su generación actual de instrucciones, ARMv8, como la próxima ARMv9, tienen su origen en Reino Unido.

TSMC

Al otro lado del proceso se encuentra TSMC, uno de los mayores fabricantes de semiconductores del mundo, que se dedica a producir finalmente y a escala estos diseños de las distintas partes. Con la pérdida de Qualcomm como cliente para el Snapdragon 865 por parte de Samsung, TSMC se apunta otro tanto. El efecto es similar con el acuerdo por la fabricación del Apple A13 o el resurgimiento de MediaTek –aunque mucho menos relevante–.

Pero quien parece que es el socio predilecto de TSMC esta temporada es Huawei, el único que ha tenido acceso, o ha pagado los peajes necesarios para hacerse con su probablemente reducida capacidad de producción en el proceso 7nm+ más eficiente. De cara a próximas generaciones, TSMC se encuentra ya en una muy buena posición –de nuevo, por delante de Samsung– para poner en las tripas de los mejores móviles lanzados hacia finales de 2020 y a lo largo 2021 sus chips fabricados en proceso de 5 nanómetros.

Aunque turbulenta, la industria de los chips móviles sigue siendo enormemente productiva. No hay más que ver los grandes saltos de rendimiento que seguimos viendo año a año, a diferencia del dominio de Intel en el PC, al que ya están dando caza estos diseños más eficientes. Mientras tanto, hay viejos conocidos que intentan reentrar por la puerta grande, como Imagination con su reciente propuesta de arquitectura gráfica A-Series.