نگاهی به تراشه‌ی اکسینوس 7420، بهترین SoC سامسونگ تاکنون

بالاخره پس از ماه‌ها انتظار و انتشار تصاویر و اخبار متعدد در مورد نسل جدید پرچمداران سامسونگ، این کمپانی گلکسی S6 و گلکسی S6 اج را در جریان کنفراس خود در کنگره‌ی جهانی موبایل معرفی کرد. سامسونگ همیشه گوشی‌های‌ پرچمدار خود را با دو تراشه‌ی اسنپدراگون و اکسینوس روانه‌ی بازار می‌کرد، اما برخلاف گذشته این کمپانی آخرین پرچمدار خود را با تراشه‌ی اکسینوس همراه کرده است. سامسونگ تراشه‌ی اکسینوس 7420 را در دل گلکسی S6 و گلکسی S6 اج جای داده است.

در حال حاضر به نظر می‌رسد که اکسینوس 7420 یکی از قوی‌ترین تراشه‌های موجود در بازار است و بنچمارک‌های انجام شده نیز این موضوع را اثبات کرده است. سامسونگ تراشه‌‌ی اکسینوس 7420 را براساس لیتوگرافی ۱۴ نانومتر تولید کرده است. اما چرا این تراشه بسیار پر اهمیت است؟ چه چیز در این محصول آن را در برابر رقبای موجود در بازار به یک محصول پرقدرت تبدیل کرده است؟

سامسونگ تراشه‌ی خود را رسما با عنوان Exynos 7 Octa 7420 در قلب گلکسی S6 و S6 اج قرار داده و به نظر می‌رسد این تراشه‌ یک چیپ پیشرفته و قدرتمند است. سامسونگ در این تراشه از وجود هشت هسته‌ی پردازشی ۶۴ بیتی مبتنی بر معماری ARMv8 بهره برده است. هشت هسته‌ی پردازشی مورد استفاده شامل چهار هسته‌ی Cortex-A57 با فرکانس کاری ۲.۱ گیگاهرتز در کنار چهار هسته‌ی پردازشی Cortex-A53 با فرکانس کاری ۱.۵ گیگاهرتز است. اکسینوس 7420 براساس معماری big.LITTLE همراه با سیستم GTS اشاره کرد. سیستم GTS برگرفته از Global Task Scheduling/Heterogeneous Multi-Processing است که در واقع یک سیستم پویای سوئیچ بین دو گروه هسته براساس وظایف پردازشی سپرده شده به پردازنده است.

اما چیزی که این تراشه‌ را بسیار ارزشمند کرده، استفاده از فرآیند تولید ۱۴ نانومتری است. سامسونگ تراشه‌ی اکسینوس 7420 را مبتنی بر لیتوگرافی ۱۴ نانومتر و فرآیند FinFET LPE یا همان Low Power Enhanced توسعه داده است.

یکی از قوانین نانوشته‌ی دنیای تراشه‌ها که نشان از پیشرفت و بهبود عملکرد در ساخت یک تراشه دارد، کوچک شدن تراشه‌ی ساخته شده است. هر چه سایز تراشه‌ی توسعه یافته کوچک‌تر باشد، نتیجه‌ی کلی بهتر است. با توجه به این موضوع سامسونگ نیز برای ساخت اکسینوس 7420 از لیتوگرافی ۱۴ نانومتری و فرآیند تولید FinFET استفاده کرده است. لیتوگرافی ۱۴ نانومتری در قیاس با تراشه‌هایی که براساس لیتوگرافی ۱۶ یا ۲۰ نانومتری تولید می‌شوند، بسیار پیشرفته‌تر بوده و این موضوع قابلیت‌های بی‌شماری را نیز در اختیار کاربران قرار می‌دهد. سامسونگ خود اعلام کرده که تراشه‌ی اکسینوس 7420 در مقایسه با آخرین نسل از تراشه‌های اکسینوس ۳۰ تا ۳۵ درصد از نظر مصرف انرژی بهینه‌تر عمل می‌کند. همچنین باید به بهبود عملکرد ۲۰ درصدی این تراشه نیز اشاره کرد که همراه با کاهش مصرف انرژی نشان از بهنیگی کارکرد این تراشه دارد.

تاکنون بارها در مقالات متعدد به فرآیند تولید FinFET اشاره شده، اما به واقع این عبارت به چه معنا است و تراشه‌های تولید شده با استفاده از این فناوری چه قابلیت‌هایی دارند؟ تولیدکنندگان پردازنده‌ هر سال درصدد بالا بردن تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در تراشه‌ها هستند تا قدرت پردازشی محصولات خود را بالا ببرند. سرعت افزایش تعداد ترانزیستورها در پردازنده‌ها به قدری بالا بود که در سال ۱۹۷۰، گوردون مور، یکی از موسسان کمپانی اینتل، اصلی را برای افزایش تعداد ترازیستورها اعلام کرد. براساس قانون مور، تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در پردازنده‌ها، هر دو سال یک بار دو برابر می‌شود و این به معنای افزایش تقریبا دو برابری قدرت پردازشی پردازنده‌ها در فاصله دو سال است. نکته اینجا است که برای دو برابر کردن قدرت پردازشی در فاصله‌ی دوسال، دو برابر کردن تعداد ترانزیستورها یکی از راه‌ها است.

امروزه افزایش تعداد ترانزیستورها که با کوچک‌تر شدن سایز هر ترانزیستور همراه است، با مشکلات و موانع زیادی روبرو است. یکی از بزرگ‌ترین مشکلات و موانع، وجود قوانین فیزیکی است که کوچک‌تر کردن ترازیستورها از یک اندازه‌ی را غیرممکن می‌کند. از سویی دیگر امکان نشت انرژی یا سایر مشکلات در ترانزیستورهایی با سایز کوچک نیز، فرآیند ساخت پردازنده‌ها را بسیار سخت کرده است. توسعه‌دهندگان برای حل این مشکل، از فرآیند تولید FinFET استفاده کرده‌اند. استفاده از فرآیند FinFET می‌تواند از اثرات تشکیل مدارات کوتاه و همچنین نشت انرژی جلوگیری کند. فرآیند تولید FinFET علاوه بر امکان تولید پردازنده‌ها در لیتوگرافی‌ها زیر ۱۴ نانومتر، به دوام قانون مورد نیز کمک می‌کند.

 یکی از دلایل عملکرد فوق‌العاده‌ی اکسینوس 7420 را می‌توان به دلیل استفاده از لیتوگرافی ۱۴ نانومتری و فرآیند توسعه‌ی FinFET خواند. بنچمارک‌های انجام شده روی گلکسی S6 و گلکسی S6 اج در جریان برگزاری کنگره‌ی جهانی موبایل نیز تا حدودی گویای قدرت پردازشی این تراشه است. البته باید به این نکته اشاره کرد که گوشی‌های‌هوشمند مورد نظر که تست‌ها روی آن‌ها انجام شد، نمونه‌های اولیه از این گوشی‌هوشمند بودند که از این‌رو احتمالا با عرضه‌ی این گوشی به بازار شاهد تغییراتی در نتایج خواهیم بود.

پردازنده‌ی گرافیکی مورد استفاده در تراشه‌ی اکسینوس 7420، Mali-T760 است که معماری آن متعلق به ARM است. این پردازنده‌ی گرافیکی در واقع نمونه‌ی پیشرفته‌تری از پردازنده‌ی گرافیکی مورد استفاده در تراشه‌ی اکسینوس 5433 است که در گلکسی نوت 4 مورد استفاده قرار گرفته است.

برخلاف GPU مورد استفاده در اکسینوس 5433 که می‌توانست در حداکثر فرکانس پردازشی ۷۰۰ مگاهرتزی فعالیت کند، پردازنده‌ی گرافیکی مورد استفاده در اکسینوس 7420 می‌تواند تا فرکانس 772 مگاهرتز افزایش یابد، از این‌رو قابلیت‌های پردازشی این پردازنده‌ی گرافیکی در مقایسه با Mali T-760 MP6 مورد استفاده در گلکسی نوت 4 بسیار بهتر است. هرچند پردازنده‌ی گرافیکی مورد نظر را نمی‌توان به‌عنوان بهترین GPU موجود در دنیای گجت‌های موبایل دانست، اما کاربران گلکسی S6 و S6 اج از عملکرد این پردازنده‌ی گرافیکی اظهار رضایت خواهند کرد.

پردازنده‌ی Mali‌ مورد استفاده در اکسینوس 5420 راهکارهایی را نیز برای بهبود مصرف انرژی دارد که از جمله‌ی آن می‌توان به Frame Buffer Compression یا FBC اشاره کرد. این راهکار پهنای باند مورد نیاز برای انتقال داده‌ها را تا ۵۰ درصد کاهش می‌دهد. یکی دیگر از راهکارهای کاهش مصرف انرژی در پردازنده‌ی گرافیکی Mali، با نام Smart Composition شناخته می‌شود. پردازنده‌ی گرافیکی مورد استفاده در اکسینوس 7420 از API‌های نظیر OpenGL ES 3.1/3.0/2.0، Open CL 1.1 و Direct3D 11.1 پشتیبانی می‌کند.

بهینه‌سازی‌های انجام شده در پردازنده‌ی گرافیکی باعث شده تا این GPU قادر باشند در ولتاژ بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلی‌ولت فعالیت کند. در صورتی که فرکانس کاری پردازنده‌ی گرافیکی به ۷۷۲ مگاهرتز افزایش یابد، در اینصورت ولتاژ مصرفی نیز ۸۲۵ میلی‌ولت خواهد بود.

هرچند هنوز برای اعلام آمار و ارقام دقیق مربوط به عمر باتری گلکسی S6 و S6 اج باید به انتظار آزمایش فنی این گوشی‌های‌هوشمند بنشینیم، اما اطلاعات ارائه شده توسط سامسونگ، نشان از این دارند که عمر باتری در این گوشی‌های‌هوشمند به موجب بهره‌گیری از تراشه‌ی اکسینوس 7420 بسیار بهبود یافته است. سامسونگ علاوه بر بهبود عملکرد پردازنده‌ اصلی و پردازنده‌ی گرافیکی مورد استفاده در تراشه‌ی خود، مصرف انرژی را نیز در کل تراشه کاهش داده است. همچنین باید به حافظه‌ی کم مصرف و پر سرعت UFS 2.0 نیز اشاره کرد.

در جدول زیر می‌توانید به پیش‌بینی‌های انجام شده در خصوص میزان مصرف باتری این گوشی‌هوشمند در کاربردهای مختلف نگاهی داشته باشید. پیش‌بینی‌های صورت گرفته با نتایج مصرف باتری آیفون 6 و آیفون 6 پلاس مقایسه شده است.

باید دید که گلکسی S6 با باتری ۲٫۵۵۰ میلی آمپر ساعتی و گلکسی S6 اج با باتری ۲٫۶۰۰ میلی آمپر ساعتی تا چند ساعت قادر به کار با یک بار شارژ هستند.