بررسی تاریخچه تکامل تراشه‌های Exynos از سال 2010 تاکنون

نمایش خبر

فهرست اخبار
تاریخ : 1400/4/25        نویسنده: مسعود بهرامی شرق
برچسب‌ها : اکسینوس Exynos ، سیستم روی تراشه SoC (System on a Chip) ، سامسونگ Samsung
واحد خبر mobile.ir : در کنار اپل و هواوی، سامسونگ از معدود کمپانی‌های سازنده اسمارت‌فون است که توانایی طراحی چیپ‌ست‌های پیشرفته موردنیاز خود را دارد (البته تحریم‌های ایالات متحده، زیرساخت‌های هواوی در طراحی تراشه را با مشکلات جدی روبرو کرد). تراشه‌های پرچمدار Exynos سامسونگ چندین سال است که به عضو ثابت گوشی‌های رده‌بالای این شرکت تبدیل شده و تقریبا تمام دیوایس‌های Galaxy S و Galaxy Note از این چیپ‌ست‌ها بهره‌مند شده‌اند. اما داستان طراحی و تولید تراشه‌های Exynos سامسونگ از چه زمانی شروع شد؟ در این مطلب قصد داریم مروری داشته باشیم بر تاریخچه تکامل تراشه‌های Exynos که از سال 2010 آغاز شد و تا به امروز ادامه دارد.

2010: آغاز ماجرا با تراشه‌ای به نام Hummingbird

همه چیز از تولید نخستین گوشی هوشمند سامسونگ در سری Galaxy S شروع می‌شود. در ساخت این گوشی – که در سال 2010 به تولید رسید – از یکی از چیپ‌ست‌های خود سامسونگ استفاده شد. اما جالب است بدانید این چیپ‌ست در ابتدا Hummingbird نام داشت و بعدها به Exynos 3 Single تغییر نام داد. CPU این تراشه 45 نانومتری، تنها از یک هسته 1 گیگاهرتزی Cortex-A8 تشکیل شده بود. البته وجود یک هسته 1 گیگاهرتزی در آن مقطع بی‌سابقه بود، تا جایی که سامسونگ در رونمایی از این چیپ‌ست در سال 2009، از آن با عنوان نخستین تراشه 1 گیگاهرتزی در صنعت موبایل یاد کرد.

Samsung i9000 Galaxy S

مهم‌ترین گوشی‌های مجهز به Hummingbird (یا همان Exynos 3 Single) عبارتند از: Galaxy S و Nexus S.

2011: نخستین تراشه Exynos به معنای واقعی کلمه

اگر بخواهیم به لحاظ فنی درست بیان کرده باشیم، سرآغاز تولید چیپ‌ست‌های Exynos به سال 2011 و ساخت تراشه 45 نانومتری Exynos 4210 Dual برمی‌گردد. این تراشه برای اولین بار در ساخت Galaxy S2 به کار گرفته شد و در زمره موج نخست پروسسورهای دو هسته‌ای قرار می‌گیرد. از دیگر مشخصات این چیپ‌ست می‌توان به پردازنده گرافیکی Mali-400MP4 اشاره کرد. گفتنی‌ست، این اولین باری بود که در یکی از گوشی‌های پرچمدار سری Galaxy S از پردازنده‌های گرافیکی ARM استفاده می‌شد (روندی که تا به امروز و تا قبل از قرارداد همکاری سامسونگ و AMD ادامه داشته است). نکته دیگر آنکه Exynos 4210 Dual (در مقایسه با Hummingbird) از نمایشگرهایی با رزولوشن بالاتر (یعنی 900×1,440 پیکسل) پشتیبانی می‌کرد.

Samsung Galaxy Note N7000

از برجسته‌ترین دیوایس‌هایی که در ساخت آنها از Exynos 4210 Dual استفاده شد، باید Galaxy Note ،Galaxy S II و Meizu MX را نام برد.

2012: حرکت صنعت به سمت چهار هسته

مهم‌ترین گرایش صنعت تراشه‌های موبایل در سال 2012، حرکت به سمت CPUهای 4 هسته‌ای بود و سامسونگ نیز با ساخت چیپ‌ست 4 هسته‌ای Exynos 4412 از این قافله عقب نماند. این تراشه 32 نانومتری این بار با 4 هسته Cortex-A9 به تولید رسید. این آرایش 4 هسته‌ای با استقبال خوبی مواجه شد، زیرا سیستم‌عامل اندروید و بسیاری از اپلیکیشن‌های غیرگوگلی، پشتیبانی از 4 هسته را پذیرفته بودند. البته شاید این تراشه چندان به مذاق گیمرها خوش نیامده باشد، زیرا Exynos 4412 همچنان از پردازنده گرافیکی تراشه نسل قبلی استفاده می‌کرد. گذار از لیتوگرافی 45 نانومتری به 32 نانومتری نیز (حداقل روی کاغذ) نویدبخش تغییری عظیم بود.

Samsung Galaxy Note II

دیوایس‌های پیشرفته‌ای از جمله Galaxy Note 2 ،Galaxy S3 و دو گوشی لنوو با نام‌های Lenovo K860 و K860i از تراشه Exynos 4412 بهره می‌بردند.

2013: توقف در چهار هسته؟! هرگز

گذار صنعت اسمارت‌فون از CPUهای دارای تک هسته به دو هسته و سپس چهار هسته، تنها در عرض چند سال رخ داد. اما در سال 2013 شاهد آن بودیم که سامسونگ برای نخستین بار در ساخت Galaxy S4 از تراشه‌ای با 8 هسته استفاده کرد. این تراشه 28 نانومتری Exynos 5410 نام گرفت و CPU آن از یک کلاستر قدرتمند شامل 4 هسته Cortex-A15 و یک کلاستر ضعیف‌تر شامل 4 هسته Cortex-A7 تشکیل شده بود.

Samsung Galaxy S4

وجود این دو کلاستر قوی و ضعیف، ناخودآگاه طراحی big.LITTLE را تداعی می‌کند. اما ظاهرا یک ایراد اساسی در طراحی کلاسترهای Exynos 5410 وجود داشت. مشکل آن بود که تنها یک کلاستر در آن واحد امکان فعالیت داشت. به عبارت دیگر، هیچ‌گاه هر 8 هسته به طور همزمان در خدمت تراشه قرار نمی‌گرفت و حتی امکان فعال بودن یک هسته A15 و A7 با هم نیز وجود نداشت. لذا این طراحی کمی عجیب بود و به هیچ وجه با اهداف چیپ‌ست‌های 8 هسته‌ای همخوانی نداشت. برای حل این مشکل، سامسونگ در اواخر سال 2013 نسخه کامل‌تر این تراشه را تحت عنوان Exynos 5420 عرضه کرد. در این تراشه (در صورت نیاز) هر 8 هسته همزمان با هم فعال بودند. تغییر گرافیک از PowerVR SGX544MP3 به Mali T628 MP6 دیگر نکته جدید این چیپ‌ست بود و پشتیبانی نکردن از LTE و محدود بودن فیلم‌برداری در آن به 1080p/60fps نیز سایر گزینه‌های قابل اشاره در مورد آن را تشکیل می‌دادند.

Galaxy S4 و Galaxy Note 3 از جمله معروف‌ترین گوشی‌هایی‌ست که با این چیپ‌ست‌ها وارد بازار شدند.

2014: غلبه Exynos بر اسنپ‌دراگون در رده 64 بیتی

سال 2014 برای سامسونگ بسیار خوش‌یمن بود، زیرا این شرکت موفق شد یکی از بهترین گوشی‌های سری S یعنی Galaxy S5 را به دست مشتریان برساند. اما این گوشی فقط با اسنپ‌دراگون 801 به تولید رسید و ورژن Exynos در کار نبود. در همان سال، سامسونگ دیوایس‌های Galaxy Note 4 و Note Edge را معرفی کرد که در ساخت آنها از چیپ‌ست جدید Exynos 5433 استفاده شده بود. Exynos 5433 – که با لیتوگرافی 20 نانومتری ساخته شده بود – موفق شد رقیب کوالکامی خود را (که همچنان 32 بیتی بود) در رده 64 بیتی پشت سر بگذارد.

Samsung Galaxy S5

کلاستر قوی‌‌تر CPU در Exynos 5433 دارای 4 هسته Cortex-A57 بوده و کلاستر ضعیف‌تر از 4 هسته Cortex-A53 تشکیل شده بود. رزولوشن پشتیبانی شده در این تراشه نسبت به نسل قبلی تغییر نکرد، اما عملکرد دوربین ارتقا یافته و این تراشه از یک دوربین 16 مگاپیکسلی در پشت و یک دوربین سلفی 3.7 مگاپیکسلی در جلو پشتیبانی می‌کرد. شاید این رزولوشن برای دوربین جلو خیلی کم به نظر برسد، اما حقیقت آن است که وضوح دوربین سلفی در هیچ یک از دیوایس‌های پرچمدار سامسونگ در آن مقطع حتی به 5 مگاپیکسل هم نمی‌رسید. ناگفته نماند، Exynos 5433 نخستین تراشه Exynos است که از ارتباطات LTE پشتیبانی می‌کرد.

همان طور که گفته شد، Galaxy Note 4 و Note Edge از شاخص‌ترین دیوایس‌های مجهز به Exynos 5433 به شمار می‌روند.

2015: بهترین پروسسور پرچمدار سال

به باور بسیاری از کارشناسان، در بین رقبایی از کوالکام، مدیاتک و هواوی در سال 2015، تراشه Exynos 7420 یک سر و گردن بالاتر بوده و حتی می‌توان آن را بهترین چیپ‌ست تاریخ سامسونگ در زمان عرضه‌اش قلمداد کرد. در اینجا مجددا با همان هسته‌های Cortex-A57 و A53 و همان GPU قبلی (Mali-T760) روبرو هستیم، با این تفاوت که Exynos 7420 با لیتوگرافی 14 نانومتری ساخته شده، از رزولوشن 4K (یا 2,160×4,096 پیکسل یا 2,400×3,840 پیکسل) پشتیبانی کرده و می‌تواند از پس رم LPDDR4 و حافظه داخلی UFS 2.0 برآید. پشتیبانی از دوربین 20 مگاپیکسلی در پشت و 8 مگاپیکسلی در جلو و فیلم‌برداری با وضوح 4K و سرعت 30 فریم در ثانیه (با کُدک HEVC) را نیز به امکانات این تراشه اضافه کنید.

Samsung Galaxy Note5

از بهترین نمونه‌هایی که در ساخت آنها از Exynos 7420 استفاده شده، می‌توانیم سری Galaxy Note5 ،Galaxy S6 و Meizu Pro 5 را نام ببریم.

2016: نخستین چیپ‌ست Exynos با CPU کاستوم

تا سال 2016، سامسونگ در ساخت تمام تراشه‌های Exynos به CPUهای ARM اتکا کرده بود. اما چیپ‌ست Exynos 8890 – که در سال 2016 به تولید رسید – نقطه عطفی در روند طراحی چیپ‌ست‌‌های Exynos به شمار می‌رود زیرا سامسونگ برای اولین بار در این تراشه از نسل اول CPUهای طراحی شده توسط خود شرکت موسوم به Mongoose بهره گرفت. به این ترتیب که CPU در Exynos 8890 در کلاستر قوی‌تر مشتمل بر 4 هسته Mongoose M1 بوده و در کلاستر ضعیف‌تر 4 هسته Cortex-A53 را به کار گرفته است.

Samsung Galaxy S7

مثل نسل قبلی، Exynos 8890 نیز با لیتوگرافی 14 نانومتری ساخته شده و از رزولوشن 4K پشتیبانی می‌کند. اما در این تراشه جدید، سامسونگ پشتیبانی از یک دوربین 24 مگاپیکسلی (یا دو دوربین 12 مگاپیکسلی) در پشت و یک دوربین سلفی با وضوح حداکثر 13 مگاپیکسلی را تدارک دیده است. طبق امتیازات کسب‌شده در برخی بنچمارک‌ها، Exynos 8890 از لحاظ عملکرد CPU با اختلاف کمی نسبت به تراشه Kirin 960 در جایگاه دوم قرار گرفت، اما از لحاظ پردازش گرافیکی، پس از اسنپ‌دراگون 835 و Kirin 960، در رتبه سوم ایستاد.

گوشی‌های توانمندی مثل سری Galaxy Note7 ،Galaxy S7 و Meizu Pro 6 Plus با چیپ‌ست Exynos 8890 به بازار عرضه شدند.

2017: ظهور محاسبات ناهمگن

پروسسور پرچمدار سامسونگ در این سال Exynos 8895 نام گرفت. برخلاف تغییر کوچک عددی در عنوان تراشه، چند تغییر عمده را در این چیپ‌ست شاهد هستیم؛ انتخاب لیتوگرافی 10 نانومتری برای ساخت Exynos 8895، ضمن کاستن از اندازه چیپ‌ست، میزان مصرف آن را نیز تا حد قابل‌توجهی کاهش داد. همچنین، با بهره‌گیری از پردازنده گرافیکی Mali-G71 MP20 قدرت گرافیکی این تراشه از نسل قبلی بیشتر شد.

Samsung Galaxy S8

از امکانات جدید این تراشه می‌توان به اولین استفاده سامسونگ از واحدی موسوم به VPU یا "واحد پردازش بینایی" اشاره کرد که وظایفی مثل تشخیص منظره یا اجسام را بر عهده داشت. این نخستین تلاش سامسونگ در حوزه یادگیری ماشینی چیپ‌ست‌ها به شمار می‌رود. اضافه کردن قابلیت‌های امنیتی برای اداره کردن احراز هویت‌های بیومتریک (مثل حسگر اثر انگشت و شناسایی عنبیه) را نیز باید توانایی‌های Exynos 8895 اضافه کنیم. طراحی ISP دوگانه، پشتیبانی از برداشت ویدئوی 4K/120fps، وضوح 28 مگاپیکسلی دوربین اصلی (یا دو 16 مگاپیکسلی) و 28 مگاپیکسلی دوربین سلفی و اتصال LTE گیگابیتی از دیگر مشخصات این پروسسور محسوب می‌شوند.

دیوایس‌های Galaxy Note8 ،Galaxy S8 و Meizu 15 Plus با تراشه Exynos 8895 وارد بازار شدند.

2018: تکامل، نه تحول

در ابتدا احساس می‌شد که تراشه جدید Exynos 9810 صرفا نسخه آپدیت‌شده Exynos 8895 باشد، اما با بررسی دقیق‌تر متوجه می‌شویم که Exynos 9810 در هر دو دپارتمان CPU و GPU به شکل قابل‌توجهی ارتقا یافته است. CPU این چیپ‌ست دارای 2 کلاستر با هسته‌های کاملا جدید بود: 4 هسته Mongoose نسل سومی و 4 هسته Cortex-A55. از لحاظ گرافیکی نیز شاهد آن بودیم که سامسونگ پردازنده Mali-G72 MP18 را ترجیح داد. به جز این دو مورد، باید گفت این تراشه از همان لیتوگرافی 10 نانومتری استفاده کرده و همچنان از رم LPDDR4X، حافظه داخلی UFS 2.1، رزولوشن 4K برای نمایشگر و فیلم‌برداری 4K با سرعت 120 فریم بر ثانیه پشتیبانی می‌کند. البته افزایش سرعت شبکه LTE به 1.2 گیگابیت بر ثانیه و پشتیبانی از دو دوربین 16 مگاپیکسلی (یا یک دوربین 24 مگاپیکسلی) در پشت، از قابلیت‌های جدید در Exynos 9810 محسوب می‌شد.

Samsung Galaxy Note9

برجسته‌ترین گوشی‌هایی که در ساخت آنها از Exynos 9810 استفاده شده، عبارتند از Galaxy Note10 Lite ،Galaxy Note9 ،Galaxy S9 و Meizu 15 Plus. گفتنی‌ست این آخرین تراشه پرچمدار Exynos بود که در گوشی‌های شرکت میزو به کار گرفته شد.

2019: طرحی برای چیپ‌ست‌های آینده سامسونگ

چیپ‌ست پرچمدار سامسونگ در سال 2019 – یعنی Exynos 9820 – رویه‌هایی را بنیان‌گذاری کرد که تا به امروز در طراحی چیپ‌ست‌های Exynos باقی مانده است. نخست آنکه سامسونگ در این تراشه (به تأسی از مدیاتک) از یک CPU سه کلاستری استفاده کرد که از دو هسته قدرتمند Mongoose M4، دو هسته متوسط Cortex-A75 و نهایتا چهار هسته ضعیف‌تر Cortex-A55 تشکیل شده است. در وهله بعد، سامسونگ – این بار با الگوبرداری از هواوی – برای نخستین بار، یک NPU (واحد پردازش عصبی) را به چیپ‌ست‌های Exynos خود اضافه کرد.

Samsung Galaxy S10 Plus

Exynos 9820 با لیتوگرافی 8 نانومتری ساخته شده است. امنیت سخت‌افزاری ارتقایافته، سرعت دانلود 2 گیگابیت بر ثانیه در شبکه 4G و پشتیبانی از حافظه داخلی UFS 3.0 از دیگر مشخصات جدید این تراشه به حساب می‌آیند. اما شاید جذاب‌ترین ویژگی Exynos 9820 پشتیبانی آن از ضبط ویدئوی 8K با سرعت 30 فریم در ثانیه باشد. برخی آزمایش‌ها نشان می‌دهد Exynos 9820 – به لطف هسته‌های کاستوم قدرتمندش – از لحاظ عملکرد تک‌هسته‌ای CPU بالاتر از اسنپ‌دراگون 855 قرار می‌گیرد. اما در سایر مقوله‌ها، از جمله عملکرد گرافیکی، عمر بیشتر باتری و تولید حرارت کمتر، این اسنپ‌دراگون 855 است که از رقیب کره‌ای خود پیش می‌افتد.

Exynos 9820 در تولید تمام اسمارت‌فون‌های سری Galaxy S10 به کار گرفته شد. لازم به ذکر است در همان سال، سامسونگ ورژن دیگری از این تراشه را با عنوان Exynos 9825 به تولید رساند و در ساخت گوشی‌های سری Galaxy Note10 از آن استفاده کرد.

2020: پایین‌ترین امتیاز برای Exynos

تراشه پرچمدار سامسونگ در این سال Exynos 990 نام داشت. Exynos 990 روی کاغذ تراشه پرچمدار خوبی به نظر می‌رسید. این چیپ‌ست 7 نانومتری دارای CPU سه کلاستری متشکل از دو هسته قدرتمند Mongoose M5، دو هسته متوسط Cortex-A76 و چهار هسته ضعیف‌تر Cortex-A55 است. جالب است بدانید با توجه به کنار گذاشتن طراحی‌های کاستوم از سوی سامسونگ در اواخر سال 2019، این آخرین تراشه Exynos بود که با هسته‌های Mongoose طراحی شد.

Samsung Galaxy S20

اما Exynos 990 آن طور که باید و شاید به موفقیت نرسید. شاید بارزترین نشانه این ناکامی آن باشد که بر خلاف تراشه‌های قبلی Exynos که مقصد اول‌شان گوشی‌های عرضه شونده در بازار کره جنوبی بود، Exynos 990 در هیچ‌یک از دیوایس‌های سری Galaxy S20 – که در بازار داخلی این کشور عرضه شدند – به کار گرفته نشد.

برخی تست‌ها حاکی از آنند که Galaxy S20 Plus در نسخه مجهز به Exynos 990، تقریبا در تمام بنچمارک‌های CPU و GPU از Galaxy S20 Plus مجهز به اسنپ‌دراگون 865 عقب افتاد. البته این بدان معنا نیست که Exynos 990 در سایر موارد بد کار کرده باشد. این تراشه با داشتن مودم 5G خارجی از هر دو طیف موج میلی‌متری و زیر 6 گیگاهرتزی نسل پنجم پشتیبانی می‌کند. همچنین، Exynos 990 نخستین تراشه Exynos است که از نرخ بالای به‌روزرسانی 120 هرتزی (برای نمایشگرهای +QHD) و 60 هرتزی (برای نمایشگرهای 4K) پشتیبانی می‌کرد. این تراشه با پشتیبانی از یک دوربین 108 مگاپیکسلی (یا دو دوربین 24.5 مگاپیکسلی) در پشت، نشان داد که در زمینه اپتیک نیز حرف‌های زیادی برای گفتن دارد.

چیپ‌ست Exynos 990 در ساخت گوشی‌هایی مثل سری Galaxy S20، سری Galaxy Note20 و Galaxy S20 FE به کار گرفته شد.

2021: پایان یک دوره؟

اگر فکر می‌کنید تراشه‌های Exynos در سال 2021 به‌نوعی یک راه‌حل میانی و موقت برای سامسونگ محسوب می‌شوند، چندان اشتباه نمی‌کنید، زیرا سامسونگ در این سال از همکاری خود با AMD برای تقویت GPUهای تراشه‌هایش خبر داده است. چیپ‌ست پرچمدار سامسونگ در این سال Exynos 2100 نام‌گذاری شد و می‌توانیم آن را یکی از بهترین تراشه‌های تاریخ Exynos بنامیم. CPU این تراشه – درست مثل CPU رقیب اصلی‌ یعنی اسنپ‌دراگون 888 – دارای سه کلاستر بوده که از 1 هسته قدرتمند Cortex-X1، سه هسته متوسط Cortex-A78 و چهار هسته ضعیف‌تر Cortex-A55 تشکیل شده است.

Exynos 2100 نخستین تراشه Exynos است که به مودم یکپارچه 5G مجهز می‌شود. همچنین با افزایش تعداد هسته‌های NPU از دو به سه هسته، ناگفته پیداست که Exynos 2100 عملکرد بهتری در زمینه یادگیری ماشینی دارد. از دیگر مشخصات این تراشه می‌توان به پشتیبانی از رم LPDDR5، حافظه داخلی UFS 3.1، نرخ به‌روزرسانی 144 هرتزی برای نمایشگرهای +QHD و 120 هرتزی برای نمایشگرهای 4K اشاره کرد. در دپارتمان اپتیک نیز، این تراشه می‌تواند در دیوایس‌هایی با یک دوربین 200 مگاپیکسلی (یا دو دوربین 32 مگاپیکسلی) در پشت به کار گرفته شود. Exynos 2100 نهایتا از 6 سنسور دوربین و ضبط ویدئوی 8K با سرعت 30 فریم در ثانیه پشتیبانی می‌کند.

خانواده سامسونگ گلکسی S21

Exynos 2100 چیپ‌ستی‌ست که سامسونگ از آن در تولید گوشی‌های پرچمدار سری Galaxy S21 بهره گرفته است.

2022: از نسل بعدی Exynos چه انتظاری می‌رود؟

با توجه به روی آوردن سامسونگ به GPUهای AMD، می‌توان حدس زد که سال آینده میلادی، آغاز دوران جدیدی برای چیپ‌ست‌های Exynos باشد. به گفته سامسونگ، جانشین Exynos 2100 قطعا از پردازنده گرافیکی AMD برخوردار خواهد بود. همچنین، با توجه به کنار گذاشته شدن هسته‌های کاستوم Mongoose و روی آوردن مجدد سامسونگ به هسته‌های ARM، ترکیب CPU در تراشه بعدی Exynos احتمالا به این شکل خواهد بود: یک هسته Cortex-X2، سه هسته Cortex-A710 و چهار هسته Cortex-A510.



ایسام