Neue Chip-Generation: ARM verspricht massive Leistungssteigerung

Der Chip-Designer ARM stellt seine neue Architekturgeneration für ARM-Prozessoren vor. Die CPU-Kerne bekommen eine neue Nomenklatur und sollen deutlich schneller sein als der bisherige Cortex-X4. Was beim anhaltenden KI-Hype verwundert: ARM lizenziert weiterhin kein Standarddesign für einen KI-Beschleuniger, der stark genug für moderne Smartphones oder Notebooks wäre.

Der Nachfolger des Cortex-X4 heißt nun Cortex-X925 (und nicht X5) alias Blackhawk, die Nomenklatur passt ARM so den Performance- und Effizienzkernen der A-Serie an. ARM folgt dem Industrietrend und vergrößert die Caches – hier maßgeblich die Level-2-Stufe mit bis zu 3 MByte pro Kern. Der Cortex-X925 ist für 3-Nanometer-Prozesse ausgelegt und soll bei guten Implementierungen hohe Taktfrequenzen von bis zu 3,8 GHz schaffen. Zum Vergleich: Der Cortex-X4 in den schnellsten Prozessoren kommt auf 3,4 GHz, etwa Qualcomms Snapdragon 8 Gen 3 und die Plus-Version von Mediateks Dimensity 9300.

Laut ARM sollen die Verbesserungen den größten Performance-Sprung von einer Generation zur nächsten bringen, den man bisher erreichen konnte. Im Vergleichs-Benchmark Geekbench soll der Cortex-X925 in der Version mit dem größten Cache 36 Prozent schneller sein als ein Cortex-X4. Berechnungen von KI-Algorithmen auf der CPU sollen 50 Prozent schneller laufen. Andere Vergleiche hinken, weil ARM im aktuellen Referenzdesign zwei Cortex-X925 vorsieht, im vorherigen aber nur einen Cortex-X4.

Neben Smartphones und Tablets soll der Cortex-X925 künftig auch Notebooks antreiben. In der höchsten Ausbaustufe können bis zu zwölf der Prime-Cores in einem Prozessor stecken.

Ebenfalls neu ist der etwas schwächere Cortex-A725, der in ARMs Referenzdesign viermal steckt. Der Kern ist ebenfalls für 3-nm-Prozesse ausgelegt, der L2-Cache wird auf 1 MByte verdoppelt. Im Vergleich mit dem Cortex-A720 verspricht ARM je nach Anwendung bis zu 35 Prozent mehr Performance und eine um 25 Prozent gesteigerte Energieeffizienz.

Nicht komplett neu, sondern nur leicht verbessert ist der schwächste Kern von ARM, der entsprechend auch keine neue Modellnummer bekommt. Der Cortex-A520 ist weiterhin für leichte Aufgaben im Hintergrund zuständig und soll dabei möglichst wenig Chipfläche im Prozessor einnehmen. Neue Tricks hat er nicht gelernt. Durch Optimierungen will ARM die Energieeffizienz um bis zu 15 Prozent verbessert haben.

Neue Immortalis- und Mali-GPUs

Die neue GPU von ARM trägt den Namen Immortalis-G925. Leistungstreiber sind vor allem Spiele und KI-Aufgaben, beide Bereiche überschneiden sich jedoch verstärkt. Auch für sie verspricht ARM einen ordentlichen Leistungssprung von bis zu 37 Prozent – bei Raytracing-Grafikeffekten noch etwas mehr – verglichen mit der bisherigen Immortalis-G720. Die 30 Prozent verringerte elektrische Leistungsaufnahme in "führenden Spielen" dürfte sich nur auf gleiche fps-Werte mit einem Framelimiter beziehen. Generell hinken die Vergleiche allerdings auch hier, weil ARM eine Immortalis-G925 mit 14 Shader-Clustern ("GPU-Kerne") einer Immortalis-G720 mit 12 Clustern gegenüberstellt.

Die maximal mögliche Konfiguration steigt von 16 auf 24 Shader-Cluster, sodass in der Spitze größere Leistungsgewinne möglich sind, wenn die elektrische Leistungsaufnahme oder die Temperaturen nicht limitieren.

Ohne Raytracing-Support und mit weniger Rechenkernen kommen die beiden schwächeren GPUs Mali-G725 und Mali-G625 daher. Gedacht sind sie für Geräte mit weniger Leistung, bei denen die Spiele-Performance nebensächlich ist. Die Mali-G725 soll in Smartphones der Einsteiger- und Mittelklasse zum Einsatz kommen; Lizenznehmer können sie mit sechs bis neun Kernen konfigurieren. Die Mali-G625 dürfte ihren Dienst eher in Wearables wie Smartwatches verrichten, sie hat einen bis fünf Kerne.

Was trotz aller angepriesenen KI-Fähigkeiten weiterhin keinen Platz im Design von ARM hat, ist eine dedizierte KI-Recheneinheit. So eine Neural Processing Unit (NPU) flanschen die Prozessordesigner bislang selbst an die Cortex-Kerne und die restlichen Komponenten des System-on-Chip (SoC) an. Darauf angesprochen, entgegneten Sprecher von ARM, dass man generell nicht gegen NPUs sei. Mindestens 70 Prozent der Anwendungen würden allerdings ohnehin nur die CPU zur Berechnung von KI nutzen, hinzu käme noch die GPU mit weiteren Kapazitäten. Für alle Standardaufgaben sieht man sich damit gut gerüstet. Sollte ein Prozessordesigner allerdings seine Architektur für Spezialaufgaben mit einer NPU erweitern wollen, sei das weiterhin möglich.

Wann kommen die ersten Chips der neuen Generation?

Im Prinzip stehen die neuen Chipdesigns ab sofort Unternehmen zur Verfügung. Die beiden Chipauftragsfertiger Samsung und TSMC sollen mit den Kerndesigns bereits vertraut sein. Im Herbst ist mit einem neuen High-End-Prozessor von Mediatek zu rechnen, der den Cortex-X925 beinhalten könnte. Google bleibt dagegen zurück – der Tensor G4 soll Gerüchten zufolge erst einmal vom Cortex-X3 auf den -X4 wechseln. Ein möglicher Abnehmer wäre noch Nvidia, der womöglich eigene Notebook-ARM-Prozessoren entwirft.

Besonders interessant dürfte ein Blick auf Qualcomm werden: Der Ende Oktober erwartete Snapdragon 8 Gen 4 soll von ARMs Standard- auf die eigenen Oryon-Kerne umschwenken. Kaum verwunderlich, dass ARM im Rahmen der Vorstellung der neuen Kerne, anders als in den Vorjahren, den Namen Qualcomm mied wie der Teufel das Weihwasser.

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(sht)