Google zou eigen soc willen ontwerpen, maar hoe en waarom?

Het gonst nu al meer dan een jaar rond: Google zou een eigen soc ontwerpen onder de naam Whitechapel voor gebruik in zijn Pixel-smartphones. Waarom zou Google dat doen, hoe werkt dat en wat zouden we ervan kunnen verwachten?

Het is helemaal niet raar dat een smartphonefabrikant een eigen soc ontwerpt. Sterker nog: vrijwel alle grote smartphonefabrikanten hebben dat gedaan of zijn ermee bezig. Ga maar na: Samsung ontwerpt en fabriceert eigen socs, Apple ontwerpt eigen socs, net als Huawei. Xiaomi heeft een eigen soc gemaakt enkele jaren geleden en heeft in de Mix Fold een eigen image signal processor gezet. Ook OPPO, zustermerk van OnePlus, is bezig met eigen socs.

Aan de andere kant is het weer geen logische stap, want waar al deze bedrijven gigantische spelers zijn op de smartphonemarkt, is Google maar een kleintje. De Pixel-telefoons zijn maar in een beperkt aantal landen te koop en door gebrek aan marketing en marketingdeals komen de leveringen niet echt van de grond.

Het punt hiervan is natuurlijk dat de kosten voor het ontwerpen van een soc hoog kunnen zijn. De investering kan het waard zijn, zeker als je verwacht tientallen miljoenen exemplaren per jaar van die soc te kunnen gaan produceren. In de aantallen waarin Google smartphones levert, is dat niet heel logisch.

Het waarom van een eigen soc

Laten we even een paar lagen van de soc uit elkaar trekken. De grondlaag is uiteraard de architectuur van processors. Die maakt niemand in de mobiele markt zelf. Iedereen maakt gebruik van ARM-architectuur. ARM ontwerpt bijvoorbeeld de Armv8- of recent aangekondigde Armv9-architectuur en implementeert deze in Cortex-cores.

Die core-laag is een eerste punt van onderscheid. Apple ontwerpt die zelf, Samsung heeft dat ook gedaan en Qualcomm doet dat ook. Daar zitten wel verschillen in. Apple ontwerpt ze écht helemaal zelf, Qualcomm past vooral de micro-architectuur van ARM aan naar eigen wens en inzichten.

De volgende stap is het ontwerp van de soc. Welke gpu moet erbij, welke en hoeveel npu's voor machine learning, isp's voor beeldverwerking en welk modem voor verbindingen met mobiele netwerken, wifi en bluetooth? Daarbij is er de keuze voor een zelf ontwikkelde gpu zoals Apple nu doet, off-the-shelf gpu's van derden zoals Imagination PowerVR-modellen of van AMD, maar ook ARM maakt gpu's. Qualcomm heeft eigen Adreno-gpu's, Samsung gaat binnenkort in zee met AMD.

Het ontwerp van de soc is dus wat Apple, Samsung en Huawei dus primair zelf doen. Vervolgens komt de fabricage en die doet alleen Samsung zelf. De rest laat zijn socs produceren bij voornamelijk TSMC en Samsung.

Samsung-chipfabriek Hwaseong
Soc-productie Samsung Exynos Apple A-serie Huawei Kirin-serie Qualcomm Snapdragon-serie MediaTek Helio/Dimensity-series
Architectuur ARM ARM ARM ARM ARM
Micro-architectuur ARM/voorheen zelf Zelf ARM Aangepast, van ARM ARM
Ontwerp van de soc Zelf Zelf Zelf Zelf Zelf
Gpu ARM, straks AMD Zelf ARM Zelf ARM/Imagination
Modem Zelf Qualcomm/voorheen Intel Zelf Zelf Zelf
Fabricage van de soc Samsung Samsung/TSMC TSMC Samsung/TSMC TSMC

De redenen om socs te ontwikkelen zijn divers. Qualcomm en MediaTek doen het als onderdeel van hun core business: het ontwerpen en ontwikkelen van socs is waaraan ze veel geld verdienen. Apple wil vooral veel zelf in de hand hebben, omdat het bedrijf sterk gelooft in de integratie van software en hardware.

Samsung is behalve smartphonemaker ook producent van socs met eigen fabrieken. Bovendien is het een conglomeraat: het is in veel verschillende markten actief. Samsung maakt van alles en nog wat. Van de onderdelen in een smartphone kunnen bijvoorbeeld ook camera's, geheugen en opslag bij Samsung vandaan komen.

Chiprebel en Anandtech: die shot Kirin 980

Huawei ging eigen socs ontwikkelen, omdat het grote ambities had. Het wilde marktleider worden en zich daarbij onderscheiden met eigen technologie. Het was toen bovendien al jaren leverancier van netwerkapparatuur en wilde vermoedelijk sowieso eigen modems ontwikkelen, die immers communiceren met die netwerkapparatuur.

Voor OPPO geldt min of meer hetzelfde als voor Huawei. Bovendien heeft moederbedrijf BBK Electronics met zijn merken OPPO, Vivo, Realme en OnePlus nu een gigantische afzetmarkt opgebouwd. Het heeft dus ook de schaal om dit tot een succes te maken.

Dit alles geldt niet voor Google. Die zal dus een eigen reden hebben om een soc te willen ontwikkelen. Een reden kan zijn dat Google ontevreden is met de socs die het kan krijgen voor zijn telefoons. De Pixels hadden altijd een Snapdragon 8xx-soc aan boord, maar vorig jaar kwam de Pixel 5 ineens met een Snapdragon 765G, een soc voor midrange-telefoons. Qualcomm heeft naar verluidt de inkoopprijs van socs fiks verhoogd.

Ook de gebrekkige ondersteuning van socmakers kan daarbij een overweging zijn geweest. Qualcomm heeft nu voor het eerst beloofd om socs vier jaar te ondersteunen, maar kwam eerst niet verder dan drie jaar.

Wat daarbij mee kan spelen, is dat Google nog andere apparaten maakt: Chromebooks. Chrome OS kan al jaren prima overweg met ARM-socs en bovendien is de ondersteuning voor die apparaten in sommige gevallen acht jaar.

Het hoe van een eigen soc

Google heeft volgens de geruchten een haalbaar plan opgesteld om een eigen soc te ontwikkelen. Het is een samenwerking aangegaan met Samsung voor de soc onder de naam Whitechapel. Daarbij zou Google het ontwerp dus baseren op Exynos-socs.

Dat heeft uiteraard als voordeel dat Google geen wiel zelf hoeft uit te vinden. Dat zal ongetwijfeld veel tijd en geld schelen, want een soc opbouwen vanaf het begin is een stuk lastiger dan een bestaand ontwerp naar eigen smaak aanpassen.

Er is ook een precedent voor. Want Apple maakt nu zelf de soc, micro-architectuur en gpu, maar dat was ooit anders. De Apple A4 uit de eerste iPad en de iPhone 4 was niets meer dan een aangepaste versie van de Samsung Hummingbird-soc.

Apple A4-soc vs Samsung S5PC110-soc. Bron: UBM

Terug naar Googles soc. Volgens een eerder gerucht gaat het om een octacore-ontwerp met twee Cortex A78-kernen, twee Cortex A76-kernen en voor het lichtere werk vier Cortex A55-cores. Dat is niet baanbrekend en lijkt veel op hoe andere socs zijn opgebouwd, met kernen voor zwaardere en voor lichtere taken. De gpu zou van ARM komen, terwijl Samsung de soc zou gaan maken op zijn 5nm-procedé.

Google heeft al diverse eigen chips gemaakt, zoals de Pixel Visual Core voor beeldverwerking, Pixel Neural Core voor machine learning en Titan M voor beveiliging. Met een eigen ontwerp kan Google dergelijke chips op een eigen soc integreren.

Er is nog niets bekend over het modem. Dat is wel een lastig verhaal. Zoals Ars Technica zegt, ligt het niet voor de hand dat de soc een modem heeft. Samsung gebruikt zijn modems wel in Exynos-socs, maar niet in de VS - het land dat voor Google het belangrijkste is. Qualcomm doet dat wel, maar Google zal dat modem niet in de soc mogen integreren.

Over ongeveer drie weken is Google I/O en dat is de eerste mogelijkheid voor de zoekgigant om een eigen soc groots aan te kondigen. Nog een veel logischer moment is later in het jaar, als het de Pixel 6 zal willen aankondigen. Dat gebeurt doorgaans in september of oktober.

Dit artikel kun je gratis lezen zonder adblocker

Alle content op Tweakers is gratis voor iedereen toegankelijk. Het enige dat we van je vragen is dat je de advertenties niet blokkeert, zodat we de inkomsten hebben om in Tweakers te blijven investeren. Je hoeft hierbij niet bang te zijn dat je privacy of veiligheid in het geding komt, want ons advertentiesysteem werkt volledig zonder thirdpartytracking.

Bekijk onze uitleg hoe je voor Tweakers een uitzondering kunt maken in je adblocker.

Ben je abonnee? Log dan in.

Door Arnoud Wokke

Redacteur

29-04-2021 • 16:50

43 Linkedin

Lees meer

Reacties (43)

43
41
27
4
0
10
Wijzig sortering
Er was toch ook een bericht laatst dat Google deze SoC wilt gaan gebruiken in hun servers?

https://tweakers.net/nieu...server-socs-te-maken.html

Dit was een artikel over de intel ontwerper die aangenomen is voor server SoC's. Maar zal dat niet ook een rol hierin spelen?

Ik ben in ieder geval heel erg benieuwd of deze in de Pixel 6 gaat komen :)
Zodra het mogelijk is, bestel ik me de Pixel 6.
Lijkt mij niet dat ze precies dezelfde hardware in een server gaan stoppen als een mobiele telefoon. De vereiste zijn te verschillend.

Mogelijk wel hetzelfde procede, maar dat maakt het nog niet tot dezelfde processoren.
Er zitten jn van Ampère al server cpu's met 80ARM cores en de server cpu's met 128 cores zijn ook al aangekondigd.
Google heeft al meerdere OSen beschikbaar. Ik kan me goed voorstellen dat voor sommige cloud taken dergelijke cpu's Handig kunnen zijn.
Een nieuw type database wat ontworpen is voor zeer veel cores zou best weleens voordelen kunnen hebben.
Ach, Apple heeft net dezelfde SoC in een tablet, twee laptops, desktop en all-in-one gestopt.

Je kunt ook met een SoC nog wat variëren met kloksnelheden en koeling. Dus waarom niet in een (lichte uitgevoerde) server?

De huidige leider in de top-500 supercomputers Fugaku, is ook Arm-gebaseerd. Kwestie van schalen :-D

[Reactie gewijzigd door Keypunchie op 29 april 2021 22:18]

Lijkt mij niet dat ze precies dezelfde hardware in een server gaan stoppen als een mobiele telefoon. De vereiste zijn te verschillend.
De omgeving is ook weer zo erg verschillend dat het niet eens zo raar hoeft te zijn. Een 4 of 8 cores kan best opschalen naar 64 cores mits je de ruimte ervoor hebt. Zelfs de kloksnelheid kan je verhogen mits je de cooling op orde hebt. Daarnaast zijn er tientallen voorbeelden te verzinnen van workloads die geen fancy intel proc nodig hebben.

Ik vind het geen gek idee om een architectuur te verzinnen die van telefoon tot aan server te gebruiken is. Het is dan niet dezelfde hardware maar wel hardware obv hetzelfde idee
Huawei heeft al datacenter servers gebaseerd op ARM die ze voor hun cloudplatform gebruiken. Zal me niet verbazen dat ze technologie delen met hun smartphone divisie.
Waarom niet? Volgens mij gebruikt AMD dezelfde chiplets voor Ryzen, Threadripper en EPYC.
Wat daarbij mee kan spelen, is dat Google nog andere apparaten maakt: Chromebooks. Chrome OS kan al jaren prima overweg met ARM-socs en bovendien is de ondersteuning voor die apparaten in sommige gevallen acht jaar.
Vergeten jullie hier niet de vele vele servers die Google draait? Mij lijkt de kans veel groter dan een SoC voor de pixels ontwikkelen vooral een proeftuin is om later mee te komen met de AWS graviton serie of de geruchten over dat Microsoft hetzelfde wil doen voor Azure: nieuws: Gerucht: Microsoft werkt aan Arm-chips voor Azure-servers en Surface-...

De pixel serie is altijd een frontier geweest voor Google, nooit echt de core, erg logisch dus om hier een vuurdoop te houden voor een eigen ARM SoC divisie.
Het waarom kunnen we natuurlijk wel raden. Zowel samsung als Huawei hebben in hun flagships eigen designs zitten die gewoon simpelweg veel beter presteren dan of the shelf equivalenten. Ook nu Apple helemaal op de ARM trein zit is dat natuurlijk reden om er eentje zelf te maken.
Zowel samsung als Huawei hebben in hun flagships eigen designs zitten die gewoon simpelweg veel beter presteren dan of the shelf equivalenten.
Een Snapdragon 865 hoeft anders niet onder te doen voor het Exynos flagship van Samsung. Maar wegens onduidelijke redenen heeft Google die Snapdragon helemaal overgeslagen voor de Pixel 5. Misschien is die SoC te duur, maar dit hield andere fabrikanten niet tegen om smartphones met Snapdragon 865 op de markt te brengen.
Bovendien is gebleken dat de Snapdragon 'equivalenten' ten opzichte van Exynos in het verleden vaak zelfs iets beter presteerden bijvoorbeeld.
In het korte verlden, daarvoor was het juist andersom. Dat was ook de tijd dat Apple bij Samsung aan klopte voor het ontwerp van de SoC.

Helaas veranderen tijden want toen was er naar mijn idee meer concurrentie (ik zie een SoC voor je eigen product niet als concurrent, het eindproduct concurreert dan wel maar de SoC zelf niet).
Vanaf de A4 maakte Apple zijn eigen ontwerp. En zoals jij in je oneindige wijsheid weet maakt de soc je product mede-onderscheidend van de rest van het gepeupel.
Google die eigen SoC ontwerpt is volkomen logisch, dat maakt een verregaande horizontale integratie van besturingssysteem en HW mogelijk, wat een Chromebook erg snel kan maken als ze het goed doen. Dit is een belangrijke reden waarom Apple zover voor is op de concurrentie. Verder maakt het google mogelijk hun SoC te optimaliseren voor Datacenter gebruik (hoge I/O bijvoorbeeld) bij laag stroomverbruik.
Niet zo zeer "verregaande horizontale integratie" maakt het logisch dat Google het doet, het klinkt erg stom, maar het is eenmaal een commercieel bedrijf en op het moment dat dit besluit meer poen in het laatje brengt ontwikkelen ze een eigen soc. Daarnaast zijn Apple en Google beiden even ver in mijn optiek op software gebied.

Wat Apple nu superieur maakt is niet hardware en software integratie, maar dat ze alles in huis hebben. Niet alleen genoeg geld voor research en een voetbalstadion vol aan engineers, maar ook meer dan 10 jaar ervaring in de juiste tak van processoren industrie. Dat nu de geruchten opdoen dat ze ook hun eigen modem gaan maken resulteert in het tabelletje van dit artikel dat ze zowat alles zelf ontwikkelen, en dat zorgt dat Apple zover is op concurrentie. Google zal iig niet de lat evenhoog leggen als Apple gezien dat niet rendabel is. Want ze kunnen wel veel servers hebben maar die vereisen compleet andere soc design dan telefoons.
Wat Apple nu superieur maakt is niet hardware en software integratie, maar dat ze alles in huis hebben.
Eigenlijk zijn we weer terug waar het begon in de ICT. Pas met de PC werden hardware en OS uit elkaar getrokken. Daarvoor was hardware en OS altijd van dezelfde leverancier.
Dat begon niet met de PC. Daarvoor hadden we al Unix en CP/M.
HP Unix
IBM Unix
Digital Unix
Etc etc
Ik zei dat de horizontale integratie een belangrijke reden was waarom Apple voor ligt, niet dat het dé reden is. Er zijn er meer. Geen 32 Bit Legacy, zeer goed ontworpen SoC, veel taken op hw niveau uitvoeren, ipv in de sw, etc etc.
Ik zou het erg tof vinden als Google hun socs ook gaat doorverkopen aan derden. Dan komt er misschien weer meer concurrentie op de high-end markt. Gebeuren gaat dat vermoedelijk niet, ook omdat Google hun ontwerp op Samsung's lijkt te baseren. Dat zouden meer producenten kunnen doen natuurlijk.
Aan wie zouden ze dat dan moeten verkopen? Alle high-end spelers zullen hun eigen SoC's willen maken om een zo goed mogelijk product te maken zonder afhankelijk te zijn van derden. En volgens mij is er genoeg concurrentie op de high-end markt. Apple, Samsung, Oppo, Huawei.
Vergeet handelsoorlog en niet en de overname van ARM, de capaciteit hebben het zelf te kunnen is al heel wat. Het daadwerkelijk doen een tweede.
Google die zelf Arm socs wil ontwerpen is volkomen logisch. Intel is stervende, het Arm tijdperk is aangebroken en Apple heeft een groeiende voorsprong met de M1. Google moet met Android bijbenen en is misschien niet zo heel tevreden met de huidige Qualcomm socs. Niet vreemd dat ze zelf een Arm soc willen proberen te ontwerpen evt als referentie design.

Het ontwerp kan dan dienen als de basis voor Android en evt. Chromebooks.

[Reactie gewijzigd door parryfiend op 29 april 2021 18:47]

Vergeet fuchsia niet
Ik verwacht eerder Risc V dan ARM als eindwinnaar.
Kunnen ze de tracking er gelijk inrammen.
Je krijgt een downmod, maar Google zal er ongetwijfeld minder altruïstische redenen voor hebben om een eigen SoC te ontwikkelen. Overigens ligt de aandacht in dit artikel wel heel erg op de mobiele markt, maar ik kan me ook zo maar voorstellen dat Google in andere devices gebruik wil gaan maken van een in eigen beheer ontwikkelde SoC (denk aan nieuwe(re) Chromecasts of wellicht de SoC een verplichting gaan maken voor TV's met Google TV aan boord (hoewel dat juridisch misschien niet kan / mag, Engelfriet, waar ben je?), waarmee het ook gelijk een vinger in de pap heeft in de prestaties van TV's met Google TV).

[Reactie gewijzigd door Frituurman op 29 april 2021 17:22]

Ze zien hoe goed t Apple afgaat en dat willen ze zelf ook. Je kunt t ze ook niet kwalijk nemen. Maar dat er wat ‘reclametechnische’ (lees trek en trees) foefjes geoptimaliseerd zullen worden zal niemand verbazen volgens mij.
Was mijn eerste idee, schoenmaker blijf bij je leest.
Google ontwikkelt zelf al meer dan genoeg chips op basis van ARM en RISC-V. Ze blijven juist bij hun leest door meer te investeren in technologie dan in randzaken.
Precies, wie zegt dat Apple het nu niet zo doet, of Intel of wie dan ook.
Als Apple en Intel het doen moeten daar ongetwijfeld onderzoeken over te vinden zijn. Heb je een bron? Of zelf uitgezocht? Wireshark op je netwerk en al het verkeer analyseren. Als er iets vreemds tussen zit zie je dat vanzelf.
Wellicht een beetje ongenuanceerd en kort door de bocht dat wel, maar -1 zeker niet. Ik vind het ook zeker wel een zorg dat Google dan zelfs op hardware niveau kan controleren wat een smartphone wel of niet kan. Ze kunnen daarmee wel bijv. tracking inbouwen die anders wellicht (software matig) uit te schakelen zouden zijn.

Google is altijd al geïnteresseerd geweest in data...en gezien ze tracking cookies in de ban hebben gedaan, moet die data toch wel ergens weg gaan komen. Lijkt me in ieder geval iets waar we gewoon een open gesprek over kunnen voeren en niet iemand gelijk een -1 voor moeten geven.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.

Tweakers maakt gebruik van cookies

Tweakers plaatst functionele en analytische cookies voor het functioneren van de website en het verbeteren van de website-ervaring. Deze cookies zijn noodzakelijk. Om op Tweakers relevantere advertenties te tonen en om ingesloten content van derden te tonen (bijvoorbeeld video's), vragen we je toestemming. Via ingesloten content kunnen derde partijen diensten leveren en verbeteren, bezoekersstatistieken bijhouden, gepersonaliseerde content tonen, gerichte advertenties tonen en gebruikersprofielen opbouwen. Hiervoor worden apparaatgegevens, IP-adres, geolocatie en surfgedrag vastgelegd.

Meer informatie vind je in ons cookiebeleid.

Sluiten

Toestemming beheren

Hieronder kun je per doeleinde of partij toestemming geven of intrekken. Meer informatie vind je in ons cookiebeleid.

Functioneel en analytisch

Deze cookies zijn noodzakelijk voor het functioneren van de website en het verbeteren van de website-ervaring. Klik op het informatie-icoon voor meer informatie. Meer details

janee

    Relevantere advertenties

    Dit beperkt het aantal keer dat dezelfde advertentie getoond wordt (frequency capping) en maakt het mogelijk om binnen Tweakers contextuele advertenties te tonen op basis van pagina's die je hebt bezocht. Meer details

    Tweakers genereert een willekeurige unieke code als identifier. Deze data wordt niet gedeeld met adverteerders of andere derde partijen en je kunt niet buiten Tweakers gevolgd worden. Indien je bent ingelogd, wordt deze identifier gekoppeld aan je account. Indien je niet bent ingelogd, wordt deze identifier gekoppeld aan je sessie die maximaal 4 maanden actief blijft. Je kunt deze toestemming te allen tijde intrekken.

    Ingesloten content van derden

    Deze cookies kunnen door derde partijen geplaatst worden via ingesloten content. Klik op het informatie-icoon voor meer informatie over de verwerkingsdoeleinden. Meer details

    janee