رازهای پشت پرده: گوگل چگونه تراشه Tensor G5 را مستقل از سامسونگ توسعه داد؟

به گزارش مدیاتی:در حرکتی که صنعت نیمه هادی ها را شوکه کرد، گوگل موفق شد تراشه Tensor G5 را برای گوشی های Pixel 10 بدون اتکا به خطوط تولید سامسونگ توسعه دهد. این موفقیت چشمگیر که بسیاری آن را غیرممکن می پنداشتند، حالا به واقعیت پیوسته است. اما سوال بزرگ اینجاست: گوگل چگونه به این توانایی دست یافت؟

تحلیل های جدید نشان می دهد گوگل سالهاست به صورت مخفیانه روی تیم طراحی مستقل تراشه و همکاری با TSMC سرمایه گذاری می کرده است. برخی منابع از توسعه فناوری اختصاصی بسته بندی تراشه خبر می دهند که گوگل را از وابستگی به سامسونگ ازاد کرده است. آیا این یعنی شاهد تولد یک غول جدید در صنعت نیمه هادی ها هستیم؟

در این گزارش ویژه، با بررسی مدارک ثبت اختراع، تحلیل معماری تراشه و گفته های منابع آگاه، پرده از این تحول تاریخی برمیداریم. از چالش های فنی این مسیر گرفته تا پیامدهای آن برای رقابت با اپل و کوالکام، همه آنچه باید درباره انقلاب Tensor G5 بدانید را بررسی میکنیم.

تراشه Tensor G5 تفاوت چندانی با نسل‌های قبلی نخواهد داشت.

به گزارش کامیلا وویچیچوفسکا:

گوگل ترکیبی از طراحی داخلی و IP های آماده را برای تراشه Tensor G5 انتخاب کرده است.
بسیاری از بخش‌های تراشه توسط شرکت‌های دیگر، از جمله Arm، Imagination Technologies، VeriSilicon و Synopsys ساخته شده‌اند.
گوگل از کدک ویدیویی AV1 سفارشی خود “BigWave” صرف نظر کرد و به یک راه حل آماده روی آورد.
بر کسی پوشیده نیست که تراشه Google Tensor G5 آینده در سری Pixel 10 ویژه خواهد بود – برخلاف تمام تراشه‌های فعلی این سری، بدون کمک سامسونگ ساخته خواهد شد. ما می‌دانیم که این تراشه با استفاده از گره فرآیند 3 نانومتری TSMC ساخته می‌شود و نگاهی دقیق به مشخصات اصلی آن داشته‌ایم، اما نه خیلی بیشتر از این. ساخت یک SoC کامل از ابتدا کاری عظیم است، که این سوال را مطرح می‌کند: گوگل، یک شرکت نسبتاً جدید در تجارت تراشه، چگونه این کار را انجام داد؟

به لطف یک منبع داخلی در گوگل، Android Authority مشخصات Tensor G5 را که قبلاً ناشناخته بود، آموخته است و بینشی منحصر به فرد در مورد نحوه ایجاد آن به ما می‌دهد.

شما در حال خواندن یک داستان Authority Insights هستید. Authority Insights را برای گزارش‌های اختصاصی بیشتر، تجزیه و تحلیل برنامه‌ها، نشت‌ها و پوشش عمیق فناوری که در جای دیگری پیدا نخواهید کرد، کشف کنید.

چگونه یک SoC  بسازیم

بدیهی است که مهمترین بخش‌های یک SoC مدرن CPU و GPU هستند. همانطور که قبلاً می‌دانستیم، گوگل هسته‌های CPU Arm Cortex را مجوز گرفته است، همان هسته‌هایی که در تراشه‌های Tensor ساخته شده توسط سامسونگ استفاده می‌شوند. با این حال، برخلاف تراشه‌های قبلی، گوگل یک GPU جدید IMG DXT را انتخاب کرده است که جایگزین بخش‌های گرافیکی Arm Mali مورد استفاده در Tensor تا کنون شده است.

تراشه‌های Tensor ساخته شده توسط سامسونگ Tensor G5 CPU Arm Cortex Arm Cortex GPU Arm Mali Imagination Technologies DXT

تراشه‌های Tensor قبلی دارای بلوک‌های IP طراحی شده توسط گوگل بودند که به Tensor G5 منتقل شده‌اند. پردازش صدا در “AoC” – “محاسبات همیشه روشن”، یک DSP صوتی سفارشی ساخته شده که برای اولین بار در Tensor اصلی معرفی شد، انجام می‌شود. همین امر در مورد کمپرسور حافظه “Emerald Hill” نیز صدق می‌کند.

یکی دیگر از موارد قابل توجه که منتقل شد، TPU بود. قابلیت‌های هوش مصنوعی یکی از توجیهات اصلی برای وجود Tensor است، بنابراین تعجب آور نیست که گوگل آن (یا حداقل یک نسخه تکامل یافته) را به Tensor G5 آورد. به طور مشابه، DSP “GXP”، طراحی گوگل که حول هسته‌های Tensillica Xtensa دارای مجوز ساخته شده است، برای کمک به بارهای کاری خاص، از جمله پردازش تصویر، به G5 آورده شد.

تراشه‌های Tensor ساخته شده توسط سامسونگ Tensor G5 پردازنده صوتی Google AoC Google AoC کمپرسور حافظه Google Emerald Hill Google Emerald Hill DSP Google GXP Google GXP (نسل بعدی) TPU Google EdgeTPU Google EdgeTPU (نسل بعدی)

اینجاست که همه چیز از نسل‌های گذشته منحرف می‌شود – تراشه‌های Tensor قبلی از ترکیبی از دو کدک ویدیویی استفاده می‌کردند: هسته کدک AV1 “BigWave” گوگل و MFC (کدک چند فرمت) سامسونگ برای سایر فرمت‌ها. منطقی به نظر می‌رسید که گوگل از چیزی ساخته شده در داخل استفاده کند، شاید حتی برای همه فرمت‌ها، اما اینطور نیست. در عوض، گوگل از IP شخص ثالث برای مدیریت همه فرمت‌ها استفاده می‌کند. به طور خاص، هسته مورد استفاده WAVE677DV Chips&Media است که برای مدیریت رمزگذاری و رمزگشایی 4K120 در AV1، VP9، HEVC و H.264 مشخص شده است.

Tensor G5 کدک AV1 سفارشی گوگل را به نفع یک راه حل آماده کنار می‌گذارد.

گوگل همچنین تصمیم گرفته است یک کنترلر نمایشگر شخص ثالث و GPU 2D را مجوز بگیرد. هسته مورد استفاده DC9000 VeriSilicon است. تراشه‌های Tensor قبلی از DPU های Exynos کاملاً استاندارد برای این منظور استفاده می‌کردند.

البته، دوربین‌ها یکی از مهمترین ویژگی‌های Pixel هستند و گوگل از زمان اولین تراشه Tensor روی ساخت سخت افزار ISP سفارشی کار کرده است. تراشه‌های قبلی فقط چند بلوک سفارشی طراحی شده توسط گوگل برای تکمیل ISP های معمولی سامسونگ داشتند، اما اکنون این تغییر می‌کند. Tensor G5 یک ISP کاملاً سفارشی از قسمت‌های جلویی تا پشتی خط لوله خواهد داشت.

تراشه‌های Tensor ساخته شده توسط سامسونگ Tensor G5 کدک ویدیویی Google “BigWave” (فقط AV1) Chips&Media WAVE677DV سامسونگ MFC (سایر فرمت‌ها) کنترلر نمایشگر/GPU 2D سامسونگ DPU VeriSilicon DC9000 ISP ISP سامسونگ با بلوک‌های سفارشی گوگل ISP کاملاً سفارشی گوگل

گوگل چند بخش اساسی را برای تراشه‌های خود ساخته است، مانند کنترلر حافظه، حافظه پنهان سطح سیستم (GSLC) و ماژول‌های زمان‌بندی/قدرت. با این حال، مشارکت گوگل در اینجا به پایان می‌رسد. سایر بخش‌های تراشه، از جمله بسیاری از رابط‌های اساسی مانند USB، PCIe، I3C، و همچنین کنترلرهای لایه فیزیکی (PHY) برای رابط‌هایی مانند DSI (نمایشگر)، DisplayPort و حافظه (LPDDR5x) همگی از ارائه دهندگان IP مختلف، عمدتاً Synopsys مجوز گرفته شده‌اند.

تراشه‌های Tensor ساخته شده توسط سامسونگ Tensor G5 MIPI DSI PHY، CSI PHY، DisplayPort PHY، I3C، I2C، SPI، LPDDR5x PHY ساخته شده توسط سامسونگ هسته‌های IP Synopsys DesignWare کنترلر SPMI ساخته شده توسط سامسونگ SmartDV SPMI کنترلر PWM ساخته شده توسط سامسونگ Faraday Technologies FTPWMTMR010 کنترلر UFS ساخته شده توسط سامسونگ به احتمال زیاد شخص ثالث، اطلاعاتی در مورد فروشنده خاص وجود ندارد هسته USB3 هسته Synopsys DesignWare USB3 Synopsys DesignWare USB3

با این حال، این یک عمل غیر معمول نیست – برخی از این هسته‌های دقیق حتی توسط سامسونگ استفاده می‌شدند! این به این دلیل است که ساخت و تأیید IP تلاشی پرهزینه با پتانسیل بروز اشتباه است. معمولاً ساخت چیزی که فقط عملکردهای استاندارد را برآورده می‌کند (مانند کنترلرها برای رابط‌ها) منطقی نیست، در حالی که نسخه‌های اثبات شده ساخته شده توسط شرکت‌های دیگر می‌توانند مجوز بگیرند. بدیهی است که این انعطاف پذیری را محدود می‌کند، اما در بسیاری از موارد، این یک معامله قابل قبول است.

گوگل انتخاب درستی در همکاری با سامسونگ داشت.

حتی اگر Tensor G5 گوگل با سامسونگ خداحافظی می‌کند، نشان می‌دهد که چرا این مشارکت در وهله اول انتخاب درستی بود. حتی سال‌ها پس از شروع کار با Tensor، گوگل هنوز باید برای اکثر رابط‌ها و عملکردهای خود به IP شخص ثالث تکیه کند. جدای از این واقعیت که روی فرآیند TSMC ساخته خواهد شد، Tensor G5 تفاوت چندانی با تراشه‌های Tensor قبلی نخواهد داشت. هنوز فقط قطعات و قطعات خاصی توسط گوگل دارد، در حالی که بقیه عمومی و توسط شخص دیگری ساخته شده‌اند، با تفاوت جزئی در اینکه آن شخص چه کسی است.

همکاری با سامسونگ به گوگل اجازه داده است تا IP خود را قبل از اینکه آماده استفاده از پایه خود برای تراشه باشد، آزمایش و توسعه دهد و اکنون سرانجام به اندازه کافی بالغ شده است که به تنهایی کار کند. من نمی‌توانم صبر کنم تا ببینم تراشه‌های Tensor آینده با وجود اصول اساسی چگونه تکامل خواهند یافت.