Snapdragon Reemplazará los núcleos ARM por los Nuvia Oryon, ¿Qué supondrá para el mercado?

Qualcomm Snapdragon y el uso de licencias ARM

Qualcomm es uno de los fabricantes de SoCs para smartphones más importantes del mundo, conocidos sobre todo por sus tremendamente populares Snapdragon. Los SoCs Snapdragon también están presentes (y con gran cuota de mercado) en muchísimos otros dispositivos móviles, como gafas VR y AR, portátiles y smartwatch entre otros. Qualcomm compró Nuvia en 2021 y se espera que sus SoCs Snapdragon vayan integrando CPUs basadas en Nuvia de forma progresiva, empezando por este mismo año. En este artículo te explicamos las consecuencias que puede tener esto y lo que puede suponer para el mercado de portátiles y de móviles.

Conceptos básicos sobre el desarrollo de los SoCs de dispositivos móviles

Un SoC al final es un conjunto de sistemas (CPU, GPU, chipset, modem, etc.) en un mismo chip, la mayoría de las veces monolítico, y en el caso de los Snapdragon de Qualcomm tienen como componentes principales núcleos de GPU y núcleos de GPU entre otros componentes.

Algo que caracteriza las marcas de SoCs para móviles como Snapdragon y Mediatek (su principal competidor), es que los SoCs dependen esencialmente de 3 tipos de empresas distintas:

• El que desarrolla la arquitectura. Se trata de ARM: Empresa que desarrolla la arquitectura de CPUs y GPUs. El trabajo de ARM es algo así como desarrollar cómo son las CPUs, transistor a transistor, cómo son las GPUs, y cómo se integra todo. Ellos venden los “esquemas” y las licencias de uso a las marcas de SoCs como Mediatek y Snapdragon.
• La marca de los SoCs que integran los “esquemas” de CPU y GPU de ARM en un producto final junto a muchísimos más elementos. Esto vendría a ser Snapdragon o Mediatek. Y son ellos quien venden los SoCs bajo sus marcas a los fabricantes de móviles como ASUS, Xiaomi, OnePlus y Samsung entre otros.
• El que fabrica los SoCs. Las marcas de SoCs no tienen fábricas propias y dependen de las “fundiciones” como TSMC y Samsung para que fabriquen sus chips.

En resumidas cuentas y muy a grandes rasgos, el proceso para que un SoC de última generación llegue a un móvil vendría a ser así:

1. ARM desarrolla nuevos cores de CPU y GPU y mejora su arquitectura año tras año, sacando nuevas versiones de sus núcleos bajo arquitectura propia, y la venden a marcas de SoCs como Qualcomm y Mediatek. Recientemente dimos cuenta de los nuevos Cortex-X4 que veremos en los buques insignia de Qualcomm y Mediatek próximamente.
2. Qualcomm, Mediatek y el resto de marcas de SoCs desarrollan sus productos, usando licencias y arquitectura de ARM. Un ejemplo es el todopoderoso Snapdragon 8 Gen 2 presentado en 2022, cuya CPU usa núcleos Cortex-X3 de ARM.
3. Las fundiciones más importantes como TSMC y Samsung fabrican los SoCs de Qualcomm y Mediatek.
4. Qualcomm y Mediatek venden los SoCs fabricados a los fabricantes de móviles.
5. El fabricante del móvil integra el SoC, lo ensambla con el resto de componentes y comercializa el móvil.

Hay algo no obstante que caracteríza a Qualcomm (Snapdragon) y lo desmarca en gran medida de Mediatek. Se trata del hecho de que Qualcomm lleva años desarrollando sus propias GPUs desde 0, con su propia arquitectura, mientras Mediatek usa los “esquemas” de GPU que le compran a ARM.

El hecho de que Qualcomm lleve tantos años trabajando en sus propias GPUs, nos da una pista del deseo que tienen en ser lo más independientes posibles y no tener que depender de un tercero como ARM para sus SoCs. De hecho sus GPUs Adreno desarrolladas por ellos desde 0 son capaces de ofrecer un rendimiento excelente equiparable a las GPUs Inmortalis y Mali ofrecidas por ARM que su competidor Mediatek integra.

Sin embargo para CPUs, tanto Qualcomm(Snapdragon) como Mediatek usan los “esquemas” y licencias de ARM para integrarlos en sus SoCs. Así han sido hasta ahora siempre los núcleos de CPU Kryo de los Snapdragon, basados en diseños de ARM.

No obstante, Qualcomm, teniendo una posición de liderazgo en el mercado de SoCs para dispositivos móviles, nunca se han conformado con integrar los diseños de CPU tal y como se los proporcionaba ARM. Para optimizar el rendimiento del diseño de ARM, Qualcomm siempre adaptaba las velocidades de reloj de los diferentes núcleos Kryo (basados en ARM) y añadía más caché allá donde considerara necesario. Para esto se realizaba previamente un estudio de rendimiento y se adaptaba siempre ofreciendo un gran equilibrio entre rendimiento y consumo.

Aun así, esto no parece ser suficiente para Qualcomm, así lo demuestra la adquisición de Nuvia, que se supone le permitirá prescindir de los núcleos de CPU de ARM, integrando los suyos propios. Pero, ¿realmente es tan significativa la adquisición de Nuvia? Lo vemos en el siguiente apartado.

El eficiente y poderoso diseño de los núcleos Oryon

Nuvia nació en el 2019 en Silocon Valley. Pese a ser una startup atesoraba desde el principio la experiencia que aportaron sus fundadores, expertos en diseño de CPUs: John Bruno, Manu Gulati y Gerard Williams III. Los tres habían tenido anteriormente importantes cargos en el diseño de las CPUs en Apple y Google, como el A13 Bionic. Tal es su éxito que en una primera ronda de inversiones consiguieron recaudar 53 millones con la que consiguieron el desarrollo de sus núcleos para CPUs de servidores: los Nuvia Phoenix.

Este diseño de núcleos es el que Qualcomm ha tomado como referencia para el desarrollo de los nucleos de CPU Oryon que integrarán futuros SoCs de la compañía. Los núcleos Oryon prometen un excelente rendimiento con un consumo muy bajo, al menos son los datos que hay sobre papel. La ventaja y la experiencia de este equipo de profesionales, junto con los diferentes diseños que solía hacer Gerard William pueden formar parte de este secreto para conseguir tan buenos resultados.

Los Oryon parecen ofrecer un rendimiento por vatio a un solo núcleo muy superior a todo lo demás. Están pensados para ofrecer el máximo con un solo núcleo, a la vez que se intenta aprovechar la memoria al máximo. En el año 2020 las cifras ofrecidas por Nuvia superaban con creces en rendimiento por vatio a todas las soluciones del mercado, ya sean basadas en ARM o con arquitectura x86. Una estimación realizada sobre el papel en aquel momento, ponía a los núcleos de Nuvia (llamados Phoenix en aquel momento) obteniendo hasta un 40-50% más de rendimiento empleando solo un 33% de la potencia que los núcleos Zen 2.

Según algunas estimaciones, un SoC con estos núcleos tiene un consumo de aproximadamente 5 vatios, con un rendimiento que queda por encima del Apple A13 o del Qualcomm Snapdragon 865 (que son los que había en la época). 

Todo esto de buenas a primeras nos puede parecer demasiado bueno para ser verdad, y un farol como tantas otras startups de Silocon Valley que han acabado siendo humo. No obstante si esto fuera así, un gigante como Qualcomm no hubiera comprado Nuvia, y arriesgado buena parte de su futuro y relación con ARM por el camino. Realmente tiene que haber algo muy bueno detrás, para que Qualcomm, prácticamente se juegue su futuro con esto.

En el momento de la compra de Nuvia por parte de Qualcomm, en el 2021, la compaía se encontraba desarrollando los nuevos núcleos que hoy conocemos como Oryon y que son un avance de lo que la compañía antes de la adquisición llamaba con el nombre en clave Phoenix. Gracias a esto Snapdragon puede prescindir de los núcleos Cortex de ARM en favor de usar unos propios. No obstante, seguirán necesitando de ARM y su conjunto de instrucciones, de la misma forma en que viene haciéndolo Apple con sus SoCs M. 

Los próximos Snapdragon 8cx estarán basados en Oryon

Los primeros SoCs de Qualcomm en heredar estos nuevos núcleos de CPU propios, serán con toda probabilidad los Snapdragon 8cx, pensados principalmente para portátiles con Windows. Se espera que estos SoCs sean presentados en octubre de este mismo año y que tengamos los primeros dispositivos disponibles a finales de este año.

Según las filtraciones de hace algun tiempo, Qualcomm pretende que los portátiles basados en Snapdragon puedan funcionar en Windows con la misma compatibilidad que lo hace en un Intel o AMD, sin emuladores. Las CPUs Oryon de los Snapdragon pueden jugar un papel fundamental en esto, ya que al no depender de los diseños de ARM, tienen mayor flexibilidad a la hora de crear extensiones específicas que faciliten la compatibilidad nativa con Windows. Se espera, de hecho, que pueda equipararse en rendimiento y prestaciones a los procesadores Intel y AMD que tenemos actualmente en el mercado de portátiles.

Estos nuevos Snapdragon 8cx contarán con un diseño híbrido de núcleos de desarrollo propio, basados en los Oryon de los que venimos hablando. Se dice que vendrá con 8 núcleos de alto rendimiento junto con 4 núcleos de alta eficiencia, que permitirían afrontar tareas más complejas como las que demanda un ordenador. Las pruebas se están realizando con frecuencias de 3,4 GHz en los núcleos más potentes, bajando hasta los 2,25 GHz en los núcleos que menos consumen, según filtraciones. Otros datos filtrados son 12MB de caché L2 compartida y 8 MB de caché L3.

Entre otras opciones, este Snapdragon con núcleos Oryon también se espera que soporte hasta 64 GB de memoria RAM LPDDR5x con una velocidad de 4.200 MHz. Todavía está por ver la GPU que usará, pero no nos cabe duda que será una Adreno del portfolio actualmente disponible que tiene Qualcomm.

Sus 8 carriles PCIe 4.0 darán paso a una gráfica dedicada y otros 4 adicionales permitirán conectar un disco SSD con velocidades propias de este bus. Es de esperar que estas especificaciones se vayan actualizando a medida que la industria avance y vaya lanzando nuevos diseños y tecnologías.

También se espera que incluya un módulo específico para IA, que permitirá realizar tareas de inferencia que tan presentes están actualmente, y que ya están incorporando otros procesadores en el sector. También aprovechará la tecnología presente en los procesadores para teléfonos móviles en cuanto a conectividad se refiere. Estos nuevos Snapdragon con diseño basado en Nuvia incorporarán conectividad 5G, WiFi de última generación, bluetooth y módulo específico para mejoras en la cámara y el audio, que mejorarán las videollamadas y conferencias con el PC.

Estos nuevos SoCs se espera que integren las mismas prestaciones que vienen trayendo en los SoCs para portátiles de generaciones anteriores: estar siempre conectado, jugar en la nube, videoconferencia más inmersiva, experiencia con IA acelerada por hardware y una batería más que suficiente para más de una jornada de trabajo.

Oryon en los Snapdragon 8 Gen 3

Este año se espera el lanzamiento de los nuevos Snapdragon para móviles, los Snapdragon 8 Gen 3. No obstante, con toda probabilidad Qualcomm no usará núcleos Oryon en estos SoCs y los núcleos de CPU Kryo seguirán estando basados en los Cortex de ARM. 

Se espera que tengamos que esperar al próximo año 2024 para que llegue al mercado el primer Snapdragon con CPUs que no usen núcleos Cortex de ARM para móviles. Este, suponemos que su nombre será Snapdragon 8 Gen 4, ya incluirá el futuro diseño fruto de esta nueva adquisición, con nuevos núcleos que estarán fabricados a 3 nanómetros. Se dice que la fabricación de este diseño basado en 3 nanómetros se repartirá entre TSMC y Samsung, donde los fabricados por estos últimos serán los Snapdragon 8 Gen 4 Galaxy edition que se introducirán en los futuros tope de gama Samsung Galaxy S24 o S25 Series.

También se espera que este nuevo diseño de Nuvia sea aprovechado en otros sectores en los que la marca Snapdragon tiene presencia. Estos pueden ser, por ejemplo, el campo de la automoción, donde cada vez son más exigentes los chips empleados para una mayor capacidad de procesamiento con menor consumo. Sin duda aprovechará este potencial para reforzar toda su gama Snapdragon.

Consecuencias de que Qualcomm haga sus productos sin núcleos de ARM

Con la compra de Nuvia, una empresa que se dedica al desarrollo de procesadores para servidores basados en ARM, Snapdragon puede dar un gran giro en su evolución. La experiencia de los procesadores Snapdragon basados en ARM, junto con las CPUs propias como consecuencia de la adquisición de Nuvia puede dar una vuelta de tuerca a los ordenadores portátiles con CPU basada en ARM y que puedan ejecutar Windows generando, con gran probabilidad, un importante revuelo en el mercado si son capaces de aumentar sustancialmente su cuota de mercado.

No obstante, donde realmente puede suponer una gran revolución es en el mercado de móviles. Sacar SoCs Snapdragon para móviles que por primera vez no cuenten con núcleos de ARM permitiría a Qualcomm desmarcarse mucho más de sus competidores principales, Mediatek y Samsung. 

La cuestión es que Qualcomm ya está sumida de lleno en este proceso y están, en cierto modo, obligados a implementar lo obtenido con su adquisición, con el riesgo que ello supone. Si los núcleos Oryon no acaban de cuajar o no acaban de ir bien en los SoCs Snapdragon, puede suponer un gran lastre para la compañía y en consecuencia tener un impacto en sus ventas, ya que no podrán volver de los Oryon a los ARM de la noche a la mañana.

Además, con ARM tenían la certeza de que si no va todo lo bien que gustaría, con toda probabilidad su competidor Mediatek o Samsung tendrían el mismo problema. Con Oryon todo problema de diseño, de implementación, de rendimiento les afecta únicamente a ellos (y en consecuencia a sus clientes, que tirarían por la competencia). 

De todas formas, no hay razones para pensar que los SoCs Snapdragon con Oryon vayan a ir peor o supongan algún problema frente a los ARM. Qualcomm es una empresa grande, con una gran trayectoria en este mercado y con toda probabilidad lo sacarán adelante con éxito. Si es así y consigue productos realmente buenos, supondría un duro golpe para le hegemonía de ARM en este segmento. No olvidemos que, a excepción de Apple, todos los móviles del mercado tienen núcleos de CPU ARM.

Es por esto que ARM ha interpuesto una demanda a Qualcomm acusándoles de intentar transferir las licencias ARM que tenía Nuvia sin su consentimiento. Las licencias habían caducado en marzo de 2022, pero antes y después de esta fecha las dos compañías habían intentado llegar a un acuerdo que no terminó de complacer a ninguno de los dos.

No obstante, los litigios no parecen impedir que Qualcomm continúe con el desarrollo de estos nuevos procesadores Snapdragon basados en Oryon, con los que se espera que mejore los resultados que nos ha ido ofreciendo a lo largo de estos años, y que han ido de la mano de los teléfonos móviles de las gamas más altas. Aunque aún no tenemos más detalles todo parece ir encaminado a que veamos los primeros Snapdragon con Oryon este mismo año. 

Si quieres saber más al respecto, te recomendamos que permanezcas atento a GEEKNETIC, ya que en torno a Octubre de 2023 esperamos informar sobre los primeros Snapdragon para portátiles con núcleos Oryon. Tendrás que esperar a finales de 2024 para conocer los primeros Snapdragon para móviles.

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