So sánh 3 chipset hàng đầu thế giới Android: Snapdragon 855 vs. Kirin 980 vs. Exynos 9820

Cho đến nay 3 nhà thiết kế chip SoC chính đều đã công bố chi tiết các thiết kế cho thế hệ bộ xử lý mới nhất của họ, hứa hẹn sẽ có mặt trên các smartphone vào năm 2019. Huawei là người đi đầu với Kirin 980, vốn đã được trang bị cho các thiết bị dòng Huawei Mate 20 series. Samsung là người tiếp theo khi ra mắt Exynos 9820. Và giờ đây đến lượt Qualcomm công bố bộ xử lý Snapdragon 855 của mình.

Như thường lệ, bên cạnh hàng loạt các nâng cấp về hiệu năng cho cả CPU và GPU, còn có các cải thiện về khả năng xử lý AI cũng như kết nối 4G LTE nhanh hơn, nhưng lại không được tích hợp kết nối 5G. Dưới đây là bảng thông số đánh giá ba con chip cao cấp này:

Cả ba chip hiệu năng cao này đều đã chuyển dịch sang các công nghệ mới nhất hiện nay, với các bộ xử lý có thiết kế CPU tùy chỉnh mới, các GPU mới. Không những vậy, các thiết kế mới còn tăng cường thêm phần dành riêng cho xử lý máy học và các modem LTE nhanh hơn.

Hiện cả Samsung và Qualcomm đều đang dẫn đầu ngành công nghiệp về khả năng kết nối với các chip LTE 2Gbps, mang tới các cải thiện đáng kể về kết nối so với Kirin 980 tại những khu vực rìa vùng phủ sóng và các vùng mật độ kết nối cao.

Hơn nữa, khả năng giải trí trên các chip Exynos và Snapdragon cũng được tăng cường với việc hỗ trợ các nội dung HDR hoặc thậm chí 8K, cùng với phần cứng hỗ trợ bộ codec H.265 và VP9 để có được hiệu quả tốt hơn.

Đáng chú ý, cả ba bộ xử lý mới này đều không được tích hợp sẵn các modem 5G (Snapdragon 855 hỗ trợ 5G vì nó sử dụng modem ngoài X50), một điều khá kỳ lạ khi hiện các nhà mạng và các nhà sản xuất đều đang hướng tới việc ra mắt kết nối 5G vào năm 2019. Tuy vậy, cả ba bộ xử lý này đều hỗ trợ các modem 5G ngoài, biến nó thành một lựa chọn gia tăng cho các thiết bị muốn hỗ trợ sớm công nghệ kết nối mới.

Công nghệ chip mới 

Cả ngành công nghiệp di động đang nhanh chóng chuyển dịch ra khỏi tiến trình 10nm nhằm tạo ra một con chip mạnh mẽ hơn và có hiệu quả năng lượng cao hơn. Vì vậy Huawei đã tập trung vào việc sản xuất trên tiến trình 7nm của TSMC khi giới thiệu Kirin 980. Không chỉ Huawei, ngay cả con chip 7nm mới ra mắt của Qualcomm cũng do TSMC sản xuất.

Trong khi Samsung sử dụng công nghệ 8nm tự mình phát triển, cả Snapdragon 855 và Kirin 980 đều được sản xuất dựa trên công nghệ 7nm của TSMC

Trong khi đó, Samsung sử dụng node 8nm tự mình phát triển để sản xuất Exynos 9820 – một dấu hiệu cho thấy công nghệ 7nm của họ chưa hoàn toàn sẵn sàng để sản xuất số lượng lớn. Mặc dù vậy, Samsung kỳ vọng bộ xử lý mới nhất của mình sẽ cải thiện khả năng tiêu thụ năng lượng thêm 10% so với tiến trình 10nm. Trong khi đó, TSMC cho biết, các chip sử dụng tiến trình 7nm của họ có thể cải thiện tiêu thụ năng lượng đến 30-40% so với tiến trình 10nm.

Tất nhiên, vẫn còn nhiều yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến mức độ tiêu thụ năng lượng thực tế, nhưng có thể chip của Samsung sẽ kém hơn một chút so với các đối thủ ở khía cạnh này.

Thiết kế 3 cụm CPU đang trở nên thông dụng

Các thiết kế CPU trên bộ xử lý SoC của smartphone đang ngày càng trở nên khác biệt nhiều hơn so với trước đây. Dù đều là các bộ xử lý 8 lõi, nhưng các thiết kế của chúng ngày càng sáng tạo hơn và hiệu quả hơn, khi chứa nhiều lõi CPU được tùy chỉnh ngày càng cao và đa dạng hơn.

Các cụm CPU 2 2 4 với bộ nhớ đệm L3 dùng chung đang là điểm chung trong thiết kế của cả Samsung và Huawei. Đây được xem như bước chuyển từ thiết kế 2 cụm CPU 4 4 để tối ưu hơn cho việc duy trì hiệu năng cao trên smartphone đồng thời cũng cải thiện hiệu quả năng lượng của smartphone.

Thiết kế cụm CPU 1 3 4 của Snapdragon 855.

Triết lý thiết kế trên Snapdragon 855 thậm chí còn tiến một bước xa hơn với cụm CPU 1 3 4. Nhân "chính" trên Snapdragon 855 được trang bị bộ nhớ đệm L2 lớn gấp đôi và có xung nhịp cao hơn 3 nhân CPU khác, được sử dụng cho các tác vụ nặng, vốn cần đến hiệu năng cao của mỗi luồng đơn trên CPU.

Trong khi cả Qualcomm và Huawei đều lựa chọn các nhân CPU Cortex-A76 cho những khu vực lớn nhất trên con chip của mình, Samsung lại lựa chọn nhân CPU cũ hơn, Cortex-A75, nhiều khả năng để tiết kiệm diện tích miếng silicon, cũng như nhiệt năng tỏa ra. Ngoài ra điều này cũng sẽ giúp Samsung có thêm không gian để bổ sung thêm các nhân GPU cho chip của mình so với đối thủ Kirin.

Cho dù ARM không cấp phép công nghệ quản lý cụm CPU DynamIQ của mình cho các thiết kế nhân tùy chỉnh khác, Samsung cũng có hệ thống quản lý các cụm CPU cho riêng mình, vì vậy chúng ta sẽ phải chờ thêm một thời gian nữa để biết được khả năng lập lịch xử lý tác vụ của mỗi loại thiết kế sẽ như thế nào.

Thiết kế 3 cụm CPU 2 2 4 của Exynos 9820

Trong khi các thông số cho thấy dường như Snapdragon sẽ nhình hơn Kirin 980 về hiệu năng khi sử dụng các nhân CPU Cortex-A76 có xung nhịp cao hơn, vẫn chưa rõ về sức mạnh của nhân CPU Mongoose M4 của Samsung.

Nhưng với việc nhân CPU M3 từng thua kém trước các nhân Cortex-A75 được tinh chỉnh trong Snapdragon 845, và việc Samsung cho biết, M4 sẽ cải thiện 20% hiệu năng và 40% hiệu quả năng lượng so với thế hệ trước, nhiều khả năng chip của Samsung sẽ khó có thể bắt kịp hai đối thủ kia. 

Một trải nghiệm mới trên game

Với việc game di động đang chiếm thị phần ngày một lớn trên sân chơi toàn cầu, các smartphone với CPU hiệu năng cao gần như chắc chắn sẽ được game thủ đón nhận. Hơn nữa, cả Exynos 9820 và Kirin 980 đều sử dụng các GPU mới nhất của ARM, Mali-G76, có khả năng gia tăng hiệu năng chơi game lên thêm một bước quan trọng.

Trong khi Kirin 980 sử dụng cấu hình 10 lõi, gần tương đương với 20 lõi GPU của Mali-G72, Exynos 9820 thậm chí còn sử dụng đến 12 lõi Mali-G76. Vì vậy về lý thuyết, chipset của Samsung sẽ có hiệu năng tốt hơn cho các game thủ, nhưng phải chờ đến khi các thiết bị ra mắt chính thức mới có thể biết được chính xác mức độ chênh lệch về hiệu năng.

Kết quả benchmark GFXBench GPU

Các cấu hình này nhiều khả năng chỉ giúp thu hẹp khoảng cách so với các chip đồ họa Adreno thế hệ hiện tại của Qualcomm. Các thử nghiệm của trang Android Authority về hiệu năng chơi game của Kirin 980 chỉ xấp xỉ, hoặc hơn kém không nhiều khi so với Snapdragon 845.

Trong khi đó, Snapdragon 855 hứa hẹn một bước tiến dài về hiệu năng đồ họa, đến 20% so với thế hệ hiện tại, vì vậy nhiều khả năng sẽ bỏ xa các đối thủ khác khi xuất hiện trên các thiết bị ra mắt vào năm tới.

Dựa trên các thông số, có thể thấy các thiết bị sử dụng Snapdragon 855 sẽ có hiệu năng chơi game tốt nhất trong năm tới, tiếp theo là Exynos 9820, và sau đó là Kirin 980. Cho dù vậy, các con chip SoC này đều đủ nhanh để mang lại trải nghiệm tốt trên các tựa game hàng đầu hiện nay.

Các nâng cấp về AI

Cả ba chipset trên đều mang tới các cải thiện đáng kể về máy học, hay AI như mọi người thường gọi. Exynos 9820 chứng kiến lần đầu tiên Samsung trang bị một phần cứng NPU (bộ xử lý thần kinh) dành riêng cho máy học bên trong chipset của mình, với hiệu năng xử lý tăng gấp 7x lần so với Exynos 9810. Trong khi đó, Huawei còn trang bị đến 2 NPU trong Kirin 980, nhằm mở rộng hơn nữa các khả năng AI cho thiết bị của mình.

Các chip Snapdragon của Qualcomm từ lâu đã hỗ trợ các tác vụ máy học, thông qua sự kết hợp không đồng nhất giữa CPU, GPU và bộ DSP, thay vì thiết kế một phần cứng dành riêng cho máy học. Cho dù bộ DSP của họ được thiết kế để có thể tính toán nhanh và mang đến các mở rộng cho những hoạt động cụ thể, nhưng nó chưa bao giờ là một phần cứng dành riêng cho máy học.

Tuy nhiên, trong thế hệ bộ xử lý mới, Qualcomm dường như đã chọn cách bổ sung phần cứng mới để gia tăng hiệu năng máy học. Công ty cho biết, bộ xử lý Tensor trong Hexagon 960 sẽ thực sự giúp tăng tốc hiệu năng xử lý của Snapdragon 855 trên hàng loạt các ứng dụng khác nhau.

Trên thực tế, hiệu năng AI là một tiêu chí rất khó đo lường khi nó phụ thuộc phần lớn vào loại thuật toán mà bạn đang chạy, loại dữ liệu sử dụng và các khả năng cụ thể của con chip. Ngành công nghiệp di động hiện lựa chọn cách tăng tốc thực hiện các phép tính nhân tích vô hướng (dot product), nhân ma trận khối lượng (mass matrix multiple) và cả ba con chip này đều mang tới các cải thiện lớn về hiệu năng và hiệu quả năng lượng cho loại ứng dụng này.

Dù phức tạp như vậy, nhưng đối với người dùng thông thường, điều này sẽ có nghĩa là việc nhận diện gương mặt và các vật thể, hiểu được câu lệnh bằng giọng nói, xử lý hình ảnh và các ứng dụng AI khác, sẽ có tốc độ nhanh hơn và hiệu quả năng lượng hơn.

Vậy đâu là người chiến thắng

Rất khó đưa ra một kết luận chính xác khi mới chỉ có Kirin 980 đã xuất hiện trong những chiếc smartphone dòng Huawei Mate 20, còn cả Snapdragon 855 và Exynos 9820 nhiều khả năng phải đến năm sau mới ra mắt trên các thiết bị di động. Tuy vậy, dựa trên thông số các bộ xử lý, về lý thuyết chúng ta có thể đưa ra một số dự đoán.

Về CPU: nhiều khả năng Snapdragon 855 sẽ có hiệu năng vượt qua Kirin 980, khi được sản xuất trên cùng tiến trình với cùng một nhà sản xuất, với cùng cách thiết lập các nhân CPU nhưng có xung nhịp cao hơn một chút. Tuy nhiên, Exynos 9820 của Samsung sẽ khó đánh giá hơn, khi sử dụng các lõi CPU tự tùy chỉnh, cùng tiến trình 8nm và hệ thống quản lý cụm CPU tự phát triển.

Đối với các game thủ, các nhân đồ họa Adreno 640 của Qualcomm rõ ràng đang dẫn đầu trước hai đối thủ còn lại. Cho dù đối với đa số các ứng dụng, nhân GPU Mali-G76 của ARM đã thừa đủ nhanh, nhưng đối với các tác vụ nặng cần đến khả năng xử lý mạnh mẽ, có lẽ các thiết bị sử dụng Snapdragon ra mắt vào năm sau vẫn là sự lựa chọn được ưa thích hơn.

Tổng thể, các con chip này đều rất ấn tượng và sẽ thúc đẩy hiệu năng gia tăng mạnh mẽ và quan trọng hơn, hiệu quả tiêu thụ năng lượng có thể được đưa lên một mức độ mới. Việc dịch chuyển sang tiến trình 7nm hay 8nm như Samsung sẽ là một tin vui đối với thời lượng pin.

Hơn nữa, cả ba con chip đều sử dụng các thiết kế cụm CPU độc đáo và đầy thú vị, và mang tới các khả năng máy học cao cấp của chúng, để đưa khả năng sáng tạo SoC trên smartphone lên một nhịp độ mới.