Hisilicon Kirin 650 : décryptons ensemble ce qui se trouve dans le Honor 5C

 Dossier écrit en collaboration avec Honor 

Démystifions les mythes

Une grande majorité d’entre nous est persuadée que le nombre de cœurs dans un CPU va avoir un grand impact sur les performances. De même, il y a de nombreuses idées fausses concernant la vitesse d’horloge du processeur. Bien que ces deux facteurs jouent un rôle indéniable dans les performances d’un processeur, ils ne sont pas les seuls à devoir être pris en compte. D’autres facteurs tels que le procédé de fabrication et la configuration du SoC jouent un rôle important.

Justement, vous avez sûrement l’habitude de lire le terme « architecture » lorsque l’on évoque les performances d’un smartphone sur FrAndroid. Ce terme générique est utilisé pour évoquer le « SoC », System On Chip en anglais, Système sur Puce en français. Vous êtes nombreux à évoquer le nom de « processeur », la réalité est un poil différente.

Ce qui se cache derrière le SoC, « Système sur puce »

En effet, depuis des années, l’industrie des nouvelles technologies s’est donné la mission de miniaturiser les composants de nos ordinateurs. C’est ce qui a mené à la fabrication des SoC. L’idée : regrouper plusieurs composants sur une seule puce.

La capacité de combiner tous ces éléments de traitement sur une seule puce a permis aux fabricants de produire de petits appareils aux formes très variées qui peuvent être utilisés dans diverses applications. Dans des écrans pour créer des solutions d’affichage numérique tout-en-un, des kits de bricolage comme le Raspberry Pi, les automobiles connectées, nos montres intelligentes, mais aussi, évidemment, nos smartphones. Cette miniaturisation a permis de réaliser d’énormes économies d’énergie, mais aussi de place.

Cette puce soudée à la carte mère contient donc une grande partie des composants nécessaire au fonctionnement d’un smartphone : processeur (CPU), processeur graphique (GPU), modems 3G et 4G, décodeur vidéo, gestion de la mémoire ou encore les différents capteurs.

Le CPU, un des composants principaux

Un des composants principaux est le processeur (CPU), les journalistes et experts ont d’ailleurs tendance à confondre « processeur » et « SoC ». Sur mobile, la très grande majorité des cœurs utilisées nous viennent d’ARM. C’est le cas des architectures Kirin, mais aussi de ses principaux concurrents comme Qualcomm, NVIDIA ou encore Samsung. On retrouve désormais des modèles 1 à 10 coeurs, à travers la famille ARM Cortex-Ax, même si de plus en plus d’entreprises optent pour une licence dite « architecture », ce qui leur permet de fabriquer eux-mêmes une puce compatible avec les instructions d’ARM. C’est le cas de Nvidia avec Denver, Samsung avec les Exynos M1 ou encore Qualcomm avec les cœurs Kryo.

Comme pour les CPU qui équipent nos PC, le nombre de coeurs et la fréquence d’horloge ont un impact sur les performances alors que la gravure à un impact sur la consommation.

Le GPU, de plus en plus important

Le processeur graphique, que l’on nomme GPU, est essentiel. Il réalise les traitements graphiques que l’on retrouve dans les jeux vidéo mobiles de plus en plus gourmands, mais aussi dans les interfaces classiques d’apps. D’ailleurs, les recettes sont très différentes entre les constructeurs. Hisilicon, branche de Huawei, a opté pour les solutions Mali d’ARM. NVIDIA, de son côté, propose l’architecture Maxwell utilisée sur les ordinateurs, Qualcomm de l’Adreno, Apple et Samsung du PowerVR.

Image Signal Process, méconnu mais important

Si votre smartphone possède un ou plusieurs capteurs photo, il doit avoir un élément nommé Image Signal Process (ISP). C’est le composant capable de traduire les signaux émis par les capteurs photo, il traite ces signaux, les compresse et les décompresse. Grâce à ses spécialités, l’ISP peut réaliser des traitements complexes comme le HDR (High dynamic range) ou encore la grande majorité des effets et autres retouches de photos que l’on retrouve sur smartphone.

Le modem pour communiquer

Le modem est également essentiel dans un smartphone, et il est intégré dans le SoC, la plupart du temps. Il gère les différentes normes de 4G, par exemple, et est capable de gérer deux cartes SIM sur certains smartphones. Dans la partie communication, notons également la présence du WiFi et du Bluetooth, par exemple.

Vidéo, connectivité, audio, GPS, mémoire et autres capteurs

La liste continue avec la puce dédiée à l’encodage vidéo, mais aussi à l’affichage, sans oublier la gestion des protocoles de communication que l’on appelle « lents » comme l’USB mais aussi les cartes microSD. Les capteurs embarqués sont également essentiels, comme le GPS/GLONASS pour la géolocalisation, ainsi que l’accéléromètre ou encore la boussole pour l’orientation. N’oublions pas le contrôleur DDR qui permet également au CPU de communiquer directement avec la mémoire centrale via la mémoire vive. Quant à l’espace de stockage, sous la forme de mémoire Flash, la puce est souvent séparé du SoC et collé dessus.

Comme vous pouvez le constater, le SoC est un élément essentiel et très complexe du smartphone. Intéressons-nous désormais au Hisilicon Kirin 650 du Honor 5C, pour mieux comprendre ce qu’il contient.

Hisilicon Kirin 650, entre gravure et coeurs

HiSilicon est une branche de Huawei qui conçoit des solutions pour les produits Huawei et Honor, mais aussi de nombreuses entreprises de l’industrie tech. Parmi leurs solutions dédiées aux smartphones, la gamme Kirin est celle qui nous intéresse, car elle équipe la grande majorité des smartphones Huawei et Honor.

Partons du HiSilicon Kirin 650, et détaillons ses caractéristiques.

La gravure, un facteur clé

Pour fabriquer son Kirin 650, Hisilicon a sélectionné l’usine de TSMC avec un procédé de gravure 16 nm FinFET+. C’est une gravure que l’on compare souvent à la gravure en 14 nm de Samsung et Global Foundries, car elles sont extrêmement proches. Selon certains experts et analystes, la différence dans la pratique serait tellement infime que les deux gravures devraient porter le même nom.

Il faut en effet savoir que 14 et 16 nm sont des noms commerciaux, qui font référence à différentes finesses de gravure des transistors utilisées lors des multiples étapes de fabrication d’une puce. Ces fameux transistors sont les composants que l’on trouve en nombre dans les GPU et CPU modernes, et qui sont chargés de conduire le courant sur commandes.

La finesse de gravure des transistors qui composent les processeurs va avoir des impacts sur la consommation d’énergie, mais aussi sur les performances en augmentant les fréquences d’horloge de nos CPU et GPU.

Les instructions ARMv8-A, une huitième génération

ARM utilise de nombreuses nomenclatures pour ses produits. « ARMv8-A » correspond à la huitième génération de jeu d’instructions ARM. Nous retrouvons donc toute une gamme de CPU (processeur) capables de dialoguer avec ce langage, les Cortex-Ax. Ce sont les processeurs destinés aux smartphones, qui se rapprochent beaucoup de l’architecture x86 d’Intel que l’on retrouve sur les PC.

Le fameux Cortex-A53, son nombre de coeurs et sa fréquence d’horloge

HiSilicon a choisi deux groupes de quatre ARM Cortex-A53 pour son Kirin 650, un choix judicieux. Les deux groupes de Cortex-A53 se distinguent par la fréquence des cœurs : 2 GHz pour le premier et 1,7 GHz pour le second.

Ces derniers cœurs consommeront moins d’énergie que les premiers grâce à une tension (exprimée en volts) plus faible, car plus la fréquence est réduite et moins la tension nécessite d’être élevée pour alimenter les cœurs. Ce qui permet au Honor 5C d’utiliser intelligemment les coeurs qu’il a à disposition, pour les tâches basiques, quand le smartphone est en veille par exemple, ou lorsque les besoins en puissance sont plus importants.

Nous pourrions également nous interroger sur l’intérêt des huit coeurs. Ils servent, encore une fois, à accélérer le smartphone, sans augmenter sa consommation. Lorsqu’un développeur crée son application, il découpe les différentes fonctionnalités en différentes tâches (thread). Chaque tâche sera réalisée par un seul et même cœur. Si plusieurs tâches sont réalisées en même temps, le processeur pourra faire appel à plusieurs cœurs.

Pour aller plus loin
Quelle utilité pour les processeurs multi-cœur sous Android ?

Mali-T830 MP2, pour le graphisme

HiSilicon a sélectionné la solution ARM Mali-T830 MP2 qui permet d’atteindre des performances jusqu’à 40,8 GFlops. Cette solution « milieu de gamme » offre le support l’OpenGL ES 3.1, d’OpenCL 1.2 et différentes optimisations rendant le GPU plus efficace au niveau consommation. Ce n’est pas la dernière génération de « Mali », mais il s’agit encore de la plus récente sur le marché.

40,8 GFlops, difficile d’imaginer la puissance d’un GPU sans comprendre ce que signifie ce chiffre. Les FLOPS pour « FLoating point Operations Per Second » ou opérations à virgule flottante par seconde, désignent le nombre d’opérations que le GPU est capable de calculer en une seconde. 40,8 GFlops correspondent donc à 40,8 Giga Flops, soit 40 800 000 000 Flops.

Pour rappel, en mai dernier, ARM a annoncé son Mali-G71. En plus d’un support complet de la réalité virtuelle, il s’agit de l’un des premiers GPU d’ARM compatible avec l’API Vulkan.

Enfin, le type de mémoire

Enfin, le type de mémoire vive. « LPDDR3 », il s’agit du format de mémoire vive. Débit de données, quantité de mémoire, efficacité énergétique, le format de mémoire va avoir un impact sur les performances.

Ce n’est pas la dernière génération de mémoire vive, mais c’est celle qui équipe la grande majorité des smartphones actuels.

Qu’est-ce que donne le Hisilicon Kirin 650 ?

Vous voilà donc mieux armer pour appréhender les performances du Honor 5C et sa comparaison avec la concurrence.