Les meilleurs SoCs pour smartphones haut de gamme en 2023

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Beaucoup de choses ont changé par rapport à notre dernier comparatif entre Qualcomm, MediaTek, Apple, Samsung et Huawei/HiSilicon. Ce changement s'explique par l'arrivée de Google dans l'arène des composants de smartphones, la mort des SoCs haut de gamme de Huawei en raison des sanctions américaines, mais également par le fait que Samsung s'est retiré du marché des SoCs haut de gamme. Tout d'abord, jetons un coup d'œil sur le comparatif des fiches techniques.

Snapdragon vs Dimensity vs Exynos vs Apple: Le comparatif des fiches techniques

	Fin 2022 ~ Début 2023				Fin 2021 ~ Début 2022
	Qualcomm	MediaTek	Apple	Google	Qualcomm	MediaTek	Samsung	Apple
Produit	Snapdragon 8 Gen 2	Dimensité 9200	A16 Bionic	Tensor G2	Snapdragon 8+ Gen 1	Dimensity 9000	Exynos 2200	A15 Bionic
Cœur principal	1x Cortex-X3 à 3,36 GHz	1x Cortex-X3 à 3,35 GHz	-	2x Cortex-X1 @ 2,85 GHz	1x Cortex-X2 @ 3,2 GHz	1x Cortex-X2 à 3,2 GHz	1x Cortex-X2 @ 2,8 GHz	-
Noyau de performance	2x Cortex-A715 @ 2,8 GHz 2x Cortex-A710 @ 2.8 GHz	3x Cortex-A715 @ 3,0 GHz	2 Everest à 3,46 GHz	2x Cortex-A78 @ 2,35 GHz	3x Cortex-A710 @ 2,75 GHz	3× Cortex-A710 @ 2,85 GHz	3x Cortex-A710 @ 2,52 GHz	2x Avalanche @ 3,24 GHz
Noyau d'efficacité	3x Cortex-A510 @ 2 GHz	4x Cortex-A55 @ 2,0 GHz	4x Sawtooth @ 2 GHz	4x Cortex-A55 @ 1,8 GHz	4x Cortex-A510 @ 2,0 GHz	4× Cortex-A510 @ 1,8 GHz	4x Cortex-A510 @ 1,8 GHz	4x Blizzard @ 2,0 GHz
Noyau GPU	Adreno 740	11x Immortalis-G715	5x GPU personnalisé	7x Mali-G710	Adreno 730	10x Mali-G710	AMD Xclipse 920	5x GPU personnalisé
Modem 5G	Snapdragon X70 (10/3.6 Gbps)	Helio T800 (7,9/4,2 Gbps)	Externe (Snapdragon X65)	Exynos 5300 (10/3,87 Gbps)	Snapdragon X65 (10/3 Gbps)	Helio (7/2,5 Gbps)	Exynos 5123 (7,35/3,67 Gbps)	Externe (Snapdragon X60 / X65)
WLAN	Wi-Fi 7	Wi-Fi 7	Wi-Fi 6	Wi-Fi 6E	Wi-Fi 6E	Wi-Fi 6E	Wi-Fi 6	Wi-Fi 6
Bluetooth	5.3	5.3	5.3	5.2	5.3	5.3	5.2	5.3
Nœud de processus	TSMC N4	TSMC N4P	TSMC N4P	Samsung 5LPE	TSMC N4	TSMC N4	Samsung 5LPE	TSMC N5P

Snapdragon vs Dimensity vs Exynos vs Apple: Composants du SoC

La conception des systèmes sur puce (SoC) mobiles est restée assez stable ces dernières années, la plupart des fabricants de SoCs suivent une conception en multicœur similaire avec de nombreux blocs spécialisés dédiés au déchargement des tâches de traitement de l'unité centrale de traitement (CPU).

• Unité de traitement graphique (GPU): Responsable de l'accélération des calculs visuels, notamment du rendu 3D.
• Processeur de signal d'image (ISP): Traite les données capturées par les capteurs de la caméra.
• Processeur de signal numérique (DSP): Traite les données obtenues à partir d'autres capteurs, parfois utilisé pour le traitement des médias et/ou des communications.
• Unité de traitement neuronal (NPU) (également appelée accélérateur AI, APU pour MediaTek): Spécialisée dans les tâches d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique.
• Modem: Responsable de la prise en charge des réseaux cellulaires (par exemple 4G/LTE, 5G Sub-6 GHz, 5G mmWave...).

Les cœurs de l'unité centrale sont généralement répartis entre les cœurs d'efficacité et les cœurs de performance. Les premiers consomment beaucoup moins d'énergie, mais ne sont pas particulièrement rapides.

Les tâches les plus lourdes sont transférées, si nécessaire, aux cœurs de performance, les SoCs Android adoptent un troisième niveau de CPU encore plus rapides appelés "Prime cores".

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Depuis près de 10 ans, tous les smartphones des marques traditionnelles utilisent la même architecture de SoC,  ARM. Cependant, tous les SoCs ARM ne se valent pas.

Apple, par exemple, conçoit ses propres SoCs compatibles avec le jeu d'instruction ARM, tandis que les fournisseurs Android adoptent les noyaux de référence d'ARM, connus sous le nom de noyaux Cortex.

Avec le succès des conceptions internes d'Apple, Qualcomm et Samsung devraient à nouveau proposer des conceptions ARM personnalisées. Ce qui nous rappelle les premiers jours des SoCs Android avec les cœurs Qualcomm Krait et Samsung Mongoose.

Depuis cette année 2023, les cœurs de référence d'ARM pour les SoCs sont répartis entre les cœurs Cortex-X, Cortex A7xx et Cortex-A5xx, respectivement pour les cœurs principaux, les cœurs de performance et les cœurs d'efficacité.

Durant les trois dernières années, les SoCs haut de gamme d'Android se différencient des SoCs de milieu de gamme par un facteur principal: Les cœurs principaux.

Le lancement par Qualcomm du Snapdragon 7+ Gen 2 a toutefois rendu cette distinction obsolète, mais ce SoC dispose toujours d'un GPU, d'un ISP et d'un modem légèrement moins performants que les produits haut de gamme du fabricant.

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Snapdragon vs Dimensity vs Exynos vs Apple: Processus de fabrication

Un autre domaine dans lequel Apple a une longueur d'avance est le processus de fabrication qu'il utilise, et plus précisément le traitement préférentiel dont il bénéficie auprès du fabricant de SoCs le plus avancé au monde, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC).

En raison de son envergure avec des SoCs pour les smartphones, les tablettes et maintenant même les PC, Apple a le droit d'utiliser les nœuds de processus les plus récents du fabricant taïwanais.

Les nouveaux processus se traduisent généralement par une plus grande densité de transistors (capacité à intégrer plus de cœurs, de cache et d'autres structures, ou simplement à faire tenir plus de puces dans la même zone), des fréquences de traitement plus élevées et/ou une consommation d'énergie plus faible.

En gros techniquement, c'est Huawei qui a fabriqué les premiers SoCs en 7 nm avec ses SoCs Kirin. Mais en vrai, c'est Apple qui a commercialisé les siens, fabriqués par TSMC, en premier. Et, Apple devrait aussi avoir le premier smartphone avec un SoC en 3 nm avec le SoC Apple A17.

MediaTek a également un partenariat solide avec TSMC, mais il est en retard d'un nœud de processus par rapport à Apple. Dans le passé, MediaTek était plus connu pour ces SoCs énergivores, mais cela était dû à l'utilisation de processus de fabrication obsolètes de TSMC et d'UMC, également de Taïwan.

Les SoCs Dimensity, en revanche, sont fabriqués à l'aide de procédés modernes, ce qui les rend compétitifs en termes de consommation d'énergie.

Qualcomm, pour sa part, maintient généralement une stratégie agnostique en matière de fonderie, avec une production réservée en fonction des disponibilités.

Les Snapdragon 888/888+ et 8 Gen 1, par exemple, ont été fabriqués par Samsung Foundry. Cependant, leur successeur, le Snapdragon 8+ Gen 1, utilise le processus N4 de TSMC, ce qui a entraîné moins de consommations d'énergie et de dissipation thermique.

Les SoCs de Samsung sont évidemment fabriquées par Samsung Foundry, qui, ces dernières années, n'a pas été compétitif par rapport aux nœuds de TSMC de la même génération "nm".

Le fabricant sud-coréen est toutefois optimiste et pense que leur processus de classe 3 nm offrira une amélioration de 45% de la consommation d'énergie, ce qui constituerait une évolution bienvenue.

Quant à Google, comme les SoCs Tensor sont basées sur les produits de Samsung LSI, ses SoCs de première et deuxième génération sont également fabriqués par Samsung Foundry. Selon des rumeurs Google songerait quitter ce dernier pour TSMC, l'avenir nous le dira.

Les puces Tensor se distinguent généralement des SoCs Exynos par l'utilisation de différents clusters de CPU et de GPU et, surtout, du NPU Tensor interne de Google.

Snapdragon vs Dimensity vs Exynos vs Apple: Tendances des GPU

On a remarqué que ces deux dernières années, les SoCs ont adopter le ray tracing (RT) et d'autres fonctions de rendu présentes dans les cartes graphiques GeForce et Radeon modernes.

Même si nous ne nous attendions pas à voir bientôt des graphismes digne de ce qu'on peut avoir sur PC sur les smartphones, quelques développements intéressants ont accompagné cette tendance.

Le premier a été qu'AMD a rejoint l'espace des SoCs mobiles avec ses GPU Radeon sur le Samsung Exynos 2200. Il utilise la même architecture RDNA2, bien qu'avec beaucoup moins de cœurs, sur les dernières consoles PlayStation et Xbox.

Le retrait de Samsung de l'univers des SoCs mobiles signifie cependant qu'il n'y a pas eu de suivi, avec de nombreuses rumeurs suggérant un retour d'Exynos + Radeon en 2024 ou 2025.

Les GPU Adreno de Qualcomm suivent leur propre voie, il y a très peu de détails disponibles concernant la fiche technique. Les dernières générations prennent en charge le ray tracing, ainsi que d'autres fonctions avancées. Ce qui les rend également utilisables dans d'autres SoCs Snapdragon conçus pour les ordinateurs portables Windows.

MediaTek utilise principalement les GPU de référence d'ARM dans sa gamme Dimensity, avec le plus récent Dimensity 9200/9200+ alimenté par le GPU Immortalis-G715 compatible RT.

Par le passé, la gamme de SoC Helio comportait beaucoup moins de cœurs de GPU ARM Mali que ses concurrents Exynos et Kirin, ce qui se traduisait par des performances moindres. Il y a cependant une amélioration avec les modèles Dimensity haut de gamme. Cette amélioration s'expliquerait par un positionnement plus premium et des nœuds TSMC avancés.   

Google ne correspond pas tout à fait aux autres marques de SoC dans l'espace Android. Il va à son propre un rythme sur les GPU, tout comme sur les cœurs de CPU.

Le Tensor G2 dispose de sept cœurs GPU relativement faibles provenant d’une ancienne génération, il est donc incompatible avec les mêmes fonctionnalités disponibles sur ses concurrents.

Apple ne donne pas beaucoup d'informations sur la conception de ses GPU, qui partagent une grande histoire avec les processeurs vidéo PowerVR à l'ancienne. Les GPU de l'iPhone sont néanmoins très performants en termes de fonctionnalités. Ils partagent leur conception de base avec les plus grands SoCs Apple M utilisés sur les Mac.

Snapdragon vs Dimensity vs Exynos vs Apple: Accélération de l'IA

Avec l'intelligence artificielle (IA) et le machine learning (ML) encore plus à l'honneur que les années précédentes grâce à Stable Diffusion et ChatGPT, l'importance des cœurs dédiés à l'IA ne fera qu'augmenter.

À cet égard, les SoCs haut de gamme sont devenus de plus en plus puissants dans les tâches de machine learning grâce à des cœurs dédiés tels que le Neural Engine d'Apple, l'Hexagone de Qualcomm, l'APU de MediaTek et le TPU de Google.

Cependant, les chiffres annoncés par les fabricants sont differents. Apple a annoncé 16.000 milliards d'opérations par seconde (TOPS) sur son SoC A16 Bionic. Les chiffres de Qualcomm incluaient le traitement effectué entre le DSP, le CPU et le GPU. Mais, le fabricant a cessé de les divulguer. Numéros TOPS pour ses puces Snapdragon.

Quoi qu’il en soit, attendez-vous à ce que les fabricants continuent de promouvoir les fonctionnalités d’IA sur les SoCs, en faisant des déclarations audacieuses sur l’amélioration des performances, tandis que les systèmes d’exploitation et les applications tenteront de rattraper leur retard en les prenant en charge.

Snapdragon vs Dimensity vs Exynos vs Apple: Développements futurs des SoC

Les SoCs haut de gamme devraient continuer à progresser au cours des prochaines années, en particulier avec le retour des conceptions personnalisées de Qualcomm et Samsung, et l'IA.

Toutefois, il reste à voir si le support logiciel sera en mesure de suivre le rythme, car ces avancées prennent généralement beaucoup de temps pour atteindre les processeurs grand public.

Par ailleurs, plus de cœurs dédiés signifient généralement plus de transistors utilisés. Cela pourrait être coûteux s'il n'y a pas de nouvelles avancées dans les processus de fabrication. Les rumeurs concernant l'augmentation du prix des SoCs de la future génération persistent.

D'autre part, les spéculations antérieures selon lesquelles Qualcomm deviendrait un monopole sur les SoC haut de gamme d'Android étaient erronées. La concurrence est rude entre Samsung, MediaTek et le nouveau venu Google. On est loin du paysage concurrentiel d'il y a dix ans, mais il y a tout de même de la concurrence à attendre.