تراشه اکسینوس ۸۸۹۵ سامسونگ نخستین تراشه ۱۰ نانومتری دنیا

7 سال از زمان رونمایی سامسونگ از تراشه  Exynos 3 Singleمی گذرد. این تراشه‌ی ۳۲ بیتی و ۴۵ نانومتری برای نخستین بار در گوشی هوشمند گلکسی اس به‌ کار گرفته شد؛ محصولی که زمینه‌ساز موفقیت‌های سامسونگ در دنیای گوشی‌های هوشمند شد. سامسونگ تا کنون تمام سعی و تلاش خود در یافتن راهکارهایی نوآورانه جهت  بهبود عملکرد و پایین‌آوردن مصرف در هر نسل از تراشه‌های سری اکسینوس، بکار گرفته است.

سامسونگ در نمایشگاه CES 2013 از نخستین تراشه‌ی هشت هسته‌ای موبایل با معماری big.LITTLE رونمایی کرد و در سال ۲۰۱۴ با رونمایی از تراشه‌ی (Exynos 7 Octa (5433، استفاده از تراشه‌‌های چند هسته‌ای موبایل و ۶۴ بیتی را در دنیای گوشی های هوشمند به معرض ظهور رساند.

در نوامبر سال ۲۰۱۵ سامسونگ با معرفی تراشه‌ی بالارده‌ی (Exynos 8 Octa (8890، از نخستین هسته‌ی سفارشی‌شده‌ خود با نام "Exynos M2 "Mongoose پرده برداشت؛ و همزمان در گوشی‌های گلکسی اس ۷ و اس ۷ اج به‌ کار گرفته شد. این تراشه سامسونگ عملکرد سینگل-ترد و مالتی‌-ترد بهتری دارد و مصرف انرژی آن نیز نسبت به سی‌پی‌یوی به‌کاررفته در تراشه‌های پیشین سری اکسینوس پایین‌تر است.

در فوریه‌ سال جاری کره ای ها از جدیدترین تراشه‌ بالارده‌ خود با نام Exynos 9 Series 8895 رونمایی کردند. این تراشه همانند نسل قبل خود از هسته‌های پردازشی سفارشی‌شده‌ سامسونگ با نام Exynos M2 بهره می‌برد و نسبت به نمونه‌های M1، قدرتمندتر و بهینه‌تر هستند.

اکسینوس ۸۸۹۵، نخستین تراشه‌ی سامسونگ محسوب می‌شود که از فناوری تولید ۱۰ نانومتری FinFET با ساختار سه‌بعدی بهبودیافته‌ی ترانزیستور بهره می‌برد؛ این فرایند تولید نسبت به فناوری ۱۴ نانومتری، ۲۷ درصد عملکرد بهتر و ۴۰ درصد مصرف انرژی پایین‌تر به ‌ارمغان می‌آورد.

فرایند ساخت ۱۰ نانومتری FinFET
اکسینوس ۸۸۹۵ نخستین سیستم-روی-یک-چیپ ۱۰ نانومتری دنیا محسوب می‌شود؛ این تراشه توسط Samsung LSI طراحی‌ و توسط سامسونگ تولید شده است. فرایند ساخت ۱۰ نانومتری به‌مفهوم آن است که طول مسیری که الکترون‌ها در داخل ترانزیستور طی می‌کنند (طول گیت) تقریبا معادل ۱۰ نانومتر است؛ بنابراین در تراشه‌ی جدید سامسونگ، الکترون‌ها نسبت به نمونه‌های ۱۴ یا ۲۸ نانومتری قبلی، مسافت کوتاه‌تری طی می‌کنند. علاوه‌ بر این، ساختار سه‌بعدی FinFET به الکترون‌ها اجازه می‌دهد در هر ترانزیستور روی سه‌ سطح حرکت کنند و این موضوع امکان عبور تعداد الکترون‌های بیشتر را طی هر واحد زمان فراهم می‌کند. بنابراین به لطف حرکت سریع‌تر الکترون‌ها در داخل ترانزیستورها، تراشه‌ اکسینوس ۸۸۹۵ عملکرد بهبودیافته با سرعت رایانش سریع‌تر به ارمغان می‌آورد.

به‌ لطف فرایند ساخت ۱۰ نانومتری به‌کاررفته در تراشه‌ی اکسینوس ۸۸۹۵، این چیپ تا ۲۷ درصد عملکرد بهتر یا ۴۰ درصد مصرف انرژی پایین‌تری در قیاس با تراشه‌های مبتنی بر فرایند ۱۴ نانومتری FinFET دارد.از این رو گوشی‌های گلکسی اس ۸ و اس ۸ پلاس که از این تراشه‌ بهره می‌برند نیز عملکرد سریع‌تر و بهینه‌تری در اختیار کاربر قرار می‌دهند. این پرچم دار نه ‌تنها از عهده‌ وظایف یک گوشی هوشمند برمی‌آیند؛ بلکه می‌توانند قابلیت‌هایی مانند فراهم‌ کردن تجربه‌ی دسکتاپ از طریق داک Samsung DeX و کنترل‌ دستگاه‌های هوشمند خانه از طریق Samsung Connect ارائه دهند.

پردازنده مرکزی سفارشی‌شده
واحد پردازش مرکزی یا CPU در تراشه‌‌های موبایل، یکی از قطعات کلیدی برای اجرای اپلیکیشن‌های سنگین یا فراهم‌ کردن تجربه‌ی مالتی‌تسکینگ بی‌نقص محسوب می‌شود. اکسینوس ۸۸۹۵ از یک پردازنده‌ی مرکزی هشت هسته‌ای بهره می‌برد که شامل نسل دوم از هسته‌های سفارشی‌شده‌ی سامسونگ موسوم به Exynos M2 است. این هسته‌ها نسل دوم و ارتقاءیافته از نمونه‌های به‌کاررفته در تراشه‌ اکسینوس ۸۸۹۰ هستند.

این نسل دوم از پردازنده‌ی مرکزی به‌ لطف IP و معماری بهبود‌یافته، عملکرد سریع‌تر و مصرف پایین‌تری به ارمغان می‌آورد. اکسینوس ۸۸۹۵ از هشت هسته‌‌ پردازشی شامل چهار هسته‌ی قدرتمند و سفارشی‌شده‌‌ی "Exynos M2 "Mongoose با فرکانس کاری ۲.۳ گیگاهرتز و چهار هسته‌‌ی کم‌مصرف با ریزمعماری Cortex-A53 آرم و فرکانس ۱.۶۹ گیگاهرتز تشکیل شده است.

ساختار یادشده برای پردازنده‌ مرکزی اکسینوس ۸۸۹۵، به‌ لطف سیستم اتصال میانی سامسونگ موسوم به Samsung Coherent Interconnect یا SCI برای فناوری چندپردازشی ناهمگون (HMP) معماری big.LITTLE امکان به‌ وجود‌ آوردن تعادلی مناسب، بین عملکرد و بهره‌وری را فراهم می‌کند. در پردازش مبتنی بر معماری big.LITTLE، تعداد بهینه‌ای از هسته‌های سفارشی‌شده‌ سامسونگ و هسته‌های Cortex-A53 به‌ کار گرفته می‌شود تا بدین ترتیب، به هر تسک دلخواه، توان پردازشی مناسبی اختصاص یابد و از این طریق، در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود.

واحد پردازش گرافیکی
سامسونگ با بهره‌ گرفتن از جدیدترین نسل واحد پردازش گرافیکی Mali-G71 آرم با پیکره‌بندی MP20، به‌طور قابل توجهی قابلیت‌های گرافیکی تراشه‌ی اکسینوس ۸۸۹۵ را ارتقاء داده‌ است. آرم در طراحی Mali-G71 از نسل جدید معماری GPU موسوم به Bifrost بهره گرفته است؛ به‌ لطف این معماری، ساختار داخلی G71 به‌صورت بنیادی اصلاح شده است تا بدین ترتیب با ماهیت موازی‌سازی هم‌زمان در سطح تِرد یا TLP پردازنده‌های گرافیکی دسکتاپ و بار محاسباتی مدرن برابری کند.

برای ارائه‌ محتوای گرافیکی شارپ‌تر و واقع‌گرایانه‌تر، واحد پردازش گرافیکی تراشه‌ اکسینوس ۸۸۹۵ از قابلیت‌های گرافیکی متنوعی مانند MSAA یا آنتی-الیاسینگ چندنمونه‌گیری برای بهبود کیفیت تصویر، Mipmap  برای افزایش سرعت رندرگیری، Tessellation برای مدیریت مجموعه‌ی داده‌های مبتنی بر چندضلعی‌ها و پشتیبانی از آخرین کتابخانه‌های مربوط به گرافیک مانند Vulkan بهره می‌برد. علاوه‌بر موارد یادشده، ترکیب معماری پیشرفته‌ Mali-G71 با فرایند ساخت ۱۰ نانومتری FinFET، به‌طور قابل توجهی بر سطح عملکرد و بهره‌وری تراشه‌ می‌افزاید.

اکسینوس ۸۸۹۵ نخستین تراشه‌ سامسونگ محسوب می‌شود که با معماری سیستم ناهمگن یا HSA سازگار است؛ این معماری امکان یکپارچه‌سازی پردازنده‌ی مرکزی و پردازنده‌ی گرافیکی روی باس یکسان با حافظه و تسک‌های اشتراکی را می‌دهد. برای این منظور، باید علاوه‌ بر واحدهای پردازشی، بخش‌های دیگر تراشه نظیر اتصال میانی یا اینترکانکت نیز با HSA سازگار باشند. از این رو سامسونگ پیش از عرضه‌ اکسینوس ۸۸۹۵، نسخه‌‌ای جدید از اینترکانکت اختصاصی خود منتشر کرد که با این معماری سازگار است.

کنترلر حافظه
سامسونگ برای تغذیه‌ی تراشه‌ی قدرتمند اکسینوس ۸۸۹۵، پشتیبانی از حافظه‌ی LPDDR4x را نیز به آن اضافه کرده است؛ نسخه‌ای ارتقاءیافته از حافظه‌ی LPDDR4 استاندارد که با هدف کاهش ۲۰ درصدی مصرف انرژی DRAM از طریق کاهش ۴۵ درصدی توان خروجی درایور (ولتاژ I/O VDDQ) از ۱.۱ ولت به ۰.۶ ولت طراحی شده است. حافظه‌‌ی LPDDR4x به‌تازگی معرفی شده است و تراشه‌های اسنپدراگون ۸۳۵ و اکسینوس ۸۸۹۵ تنها نمونه‌های بالارده و قدرتمندی هستند که از این حافظه‌ی جدید پشتیبانی می‌کنند.

مودم گیگابیتی
گوشی‌های گلکسی اس ۸ و اس ۸ پلاس به‌ لطف تراشه‌ اکسینوس ۸۸۹۵، به‌صورت پیش‌فرض از سریع‌ترین اتصال LTE ممکن پشتیبانی می‌کنند. این تراشه‌ از یک مودم LTE گیگابیتی بهره می‌برد که از LTE کتگوری ۱۶ برای Downlink و LTE کتگوری ۱۳ برای Uplink پشتیبانی می‌کند و امکان دانلود و آپلود به‌ ترتیب با سرعت ۱ گیگابیت‌ بر ثانیه و ۱۵۰ مگابیت‌ بر ثانیه فراهم می‌کند.

مودم به‌کاررفته در این تراشه قدرتمند سامسونگ در نوع خود نخستین نمونه‌ای است که برای Downlink از تجمیع ۵ برابری حامل‌های LTE برای دستیابی به سرعت دانلود ۱ گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کند و نتیجه‌ی آن امکان برقراری ارتباط موبایل سریع‌تر و پایدارتر است؛ اما در وضعیت دانلود، تنها از ترکیب دو حامل LTE برای دستیابی به سرعت ۱۵۰ مگابیت‌ بر ثانیه استفاده می‌شود.

کدک چند فرمتی (MFC)
سیستم‌-روی-یک-چیپ اکسینوس ۸۸۹۵ از نسخه‌ی جدید بلوک کدگشایی ویدیو‌ی سامسونگ، موسوم به کدک چند فرمتی یا MFC نیز بهره می‌برد؛ جدیدترین نسخه‌ از این بلوک، از کدگذاری ویدیویی پربازده یا HEVC و کدگشایی VP9 تا حداکثر رزولوشن 4K با نرخ ۱۲۰ فریم‌ بر ثانیه پشتیبانی می‌کند.

علاوه بر این؛ فناوری پردازش ویدیویی به کار گرفته شده نیز قادر است کیفیت بخش خاصی از تصویر را که چشم انسان به آن حساسیت بیشتری دارد، بهبود ببخشد. با توجه به امکان استفاده از گلکسی اس ۸ و اس ۸ پلاس در کاربردهای مبتنی بر واقعیت مجازی، به‌نظر می‌رسد که ایده‌ی این فناوری، به‌گونه‌ای شبیه به رندرینگ Foviated است.

رندرینگ Foviated، تکنیکی جدید در بازی‌های ویدیویی است که با کاهش کیفیت تصویر در ناحیه‌ی بینایی خارج از مرکز (Peripheral Vision)، با استفاده از سیستم ردیابی چشمی که با هدست‌های واقعیت مجازی یکپارچه شده است، بار محاسباتی را در رندرینگ به مقدار زیادی کاهش می‌دهد.

پردازنده سیگنال تصویر (ISP)
پردازنده‌ سیگنال تصویر یا ISP تراشه‌ اکسینوس ۸۸۹۵ نیز ارتقاء یافته است. این ISP اکنون برای دوربین‌های جلو و عقب دستگاه از سنسورهای ۲۸ مگاپیکسلی پشتیبانی می‌کند حتی سامسونگ ادعا می کند از حالت دوربین دوگانه‌ی ۲۸+۱۶ مگاپیکسل نیز پشتیبانی می کند.

تراشه‌ اکسینوس ۸۸۹۵ در حقیقت از دو ISP بهره می‌برد: یک ISP با عملکرد بالا و یک ISP کم‌مصرف که احتمالا نمونه‌ی کم‌مصرف برای سنسور ۱۶ مگاپیکسلی در حالت دوربین دوگانه در نظر گرفته شده است. سامسونگ مدعی است که این راهکار در عین پشتیبانی از دوربین دوگانه، مصرف انرژی را نیز در سطح پایینی نگه می‌دارد.

امنیت بهبودیافته
به‌ لطف پردازنده‌ اکسینوس ۸۸۹۵، گوشی‌های گلکسی اس ۸ و اس ۸ پلاس از پلتفرم امنیتی Samsung Knox بهره می‌برند؛ این گوشی‌ها از قابلیت‌های امنیتی بایومتریک نظیر حسگر اثر انگشت، حسگر تشخیص عنبیه و چهره نیز پشتیبانی می‌کنند. سامسونگ در تراشه‌ اکسینوس ۸۸۹۵، واحد مجزایی برای یک زیرسیستم امنیتی بهبودیافته در نظر گرفته که وظیفه‌ آن، پردازش امنیتی جهت محافظت تمام عیار از اطلاعات خصوصی و محرمانه‌ کاربر است.