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Potencia y eficiencia en 5 nm, por qué el Exynos 2100 de los Galaxy S21 Series 5G es el próximo rival que batir

Potencia y eficiencia en 5 nm, por qué el Exynos 2100 de los Galaxy S21 Series 5G es el próximo rival que batir
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Samsung es una de las pocas compañías que dedican recursos de I+D para diseñar y fabricar sus propios procesadores para los móviles de sus gamas alta y premium. Dispositivos como los de las familias Galaxy Note, Galaxy Fold o Galaxy S vienen equipados desde hace varias generaciones con procesadores Exynos de Samsung. El procesador es, por importancia en aspectos como el rendimiento, la conectividad o la gestión de energía, el componente más relevante para caracterizar a un dispositivo móvil.

En los Samsung Galaxy S20, el elegido para equipar a los terminales distribuidos a escala mundial, salvo excepciones como EEUU (donde se apostó por el Qualcomm Snapdragon), era el Exynos 990. En los nuevos Galaxy S21 Series 5G, con sus tres versiones disponibles en las tiendas físicas y en el ecommerce de El Corte Inglés, el protagonista es el Exynos 2100.

A pesar de ser un procesador solo una generación posterior, su tecnología está muy por encima de la del Exynos 990 y lo convierte en uno de los micros para móviles más avanzados del momento. Veamos qué se esconde tras sus transistores con tecnología de 5 nm.

Exynos 2100, tecnología de 5 nm

Uno de los primeros aspectos que definen a este procesador o SoC (System on a Chip) Exynos 2100 es su tecnología de fabricación. En este caso, es de 5 nm con tecnología EUV (Extreme Ultra-Violet), que hace posible reducir el tamaño de los miles de millones de transistores hasta el punto de integrar incluso el módem de comunicaciones 5G junto con otros componentes habituales en un SoC, como la CPU, la GPU o la memoria.

Samsung Exynos 2100 5nm 1

Que el módem de comunicaciones 5G esté integrado en el propio SoC es un avance notable frente al Exynos 990 y otros procesadores del momento. Hace posible reducir el consumo de energía frente a configuraciones en las que el módem es un chip aparte, tanto por reducción de consumo “bruto” como por la posibilidad de implementar políticas de ahorro energético avanzadas.

Además, el uso de transistores con una tecnología más avanzada aumenta su eficiencia al tiempo que mejora su rendimiento en, por ejemplo, la velocidad de reloj máxima que podemos manejar. El Exynos 990, a modo de referencia, empleaba transistores de 7 nm.

CPU: la tecnología de procesadores más avanzada

Para el Exynos 2100, Samsung ha optado por integrar la más reciente tecnología de procesadores de ARM, empresa que define la arquitectura de los cores que luego usan los fabricantes en sus chips. Por ejemplo, el Exynos 990 usaba cores con arquitectura ARM Cortex-A77 para los cuatro del clúster más potente de los ocho cores disponibles.

Arm S21 Eci

El Exynos 2100, por el contrario, emplea un diseño mucho más avanzado, con tres clústeres de cores. Un clúster integra un único core ARM Cortex-X1 de muy alto rendimiento. Otro reúne tres cores con arquitectura ARM Cortex-A78 de alto rendimiento, y el tercero suma cuatro cores ARM Cortex-A55 con un funcionamiento eficiente.

Esta disposición triclúster permite al procesador “distribuir” el rendimiento de un modo más preciso que con dos clústeres. Muchas aplicaciones, incluyendo los juegos, no se benefician del procesamiento multicore de un modo claro, por lo que es más eficiente dedicar un único core de alta velocidad a estas apps. De hecho, el Cortex-X1 del Exynos 2100 funciona a nada menos que a 2,9 GHz. Los otros tres Cortex-A78 funcionan a 2,8 GHz y los cuatro Cortex-A55, a 2,2 GHz.

La GPU da un salto generacional con más cores gráficos

El segundo componente que más influye en el rendimiento junto con la CPU es la GPU. En el caso del Exynos 2100, tenemos tecnología Mali-G78 MP14 con 14 cores gráficos. El Exynos 990 empleaba una GPU Mali G77 MP11 con 11 cores gráficos. El incremento de rendimiento de la nueva generación frente a la anterior es de un 46 % aproximadamente.

Exynos 2100 Gpu

La GPU también interviene en cálculos como los que hacen uso de algoritmos de inteligencia artificial en el caso de que no estén programados adecuadamente para aprovechar las unidades de procesamiento neuronal. Los fabricantes integran módulos de procesamiento neuronal en sus SoCs específicos para este tipo de cálculos y Samsung también cuenta con un módulo específico en el Exynos 2100.

El procesador gráfico, además, posibilita que el terminal trabaje con frecuencias de refresco de hasta 120 Hz con tasa variable adaptativa. Si bien no es una funcionalidad que dependa únicamente de la GPU, sí interviene en tanto en cuanto el procesador gráfico tiene que ser capaz de calcular los frames, especialmente en los juegos, con suficiente rapidez como para mostrar hasta 120 frames por segundo.

Los otros “procesamientos”: neuronal y de imagen

La NPU o Neural Processing Unit consta de tres cores con un procesamiento de 26 billones de operaciones por segundo o TOPS, frente a los 15 TOPS del Exynos 990. La “T” viene de “trillones”, aunque hay que tener en cuenta que los trillones americanos son billones en Europa. El uso de algoritmos de IA es una tendencia al alza y la NPU permite aumentar el rendimiento en estas apps, al tiempo que se reduce el consumo energético.

galaxy s21 zoom

El procesador de imagen (ISP) es el que lidia con la información capturada por los sensores de las cámaras. Teniendo en cuenta que la fotografía móvil es en gran medida computacional y emplea complejos algoritmos para procesar los píxeles capturados por los sensores, la importancia del ISP (Image Signal Processor) es clara en un móvil de gama alta como los de la familia Galaxy S21 5G de Samsung.

El ISP del Exynos 2100 es capaz de manejar cámaras de hasta 200 Mpx, con compatibilidad de hasta seis cámaras y procesamiento simultáneo de hasta cuatro cámaras. Esto hace posible funcionalidades como la Vista del Director de los terminales Galaxy S21 Series 5G. Por tanto, la cámara de 108 Mpx de los Samsung Galaxy S21 Ultra 5G no es un problema para este procesador.

Otras funcionalidades, como el Space Zoom 30x/100x con estabilización, también dependen del procesamiento avanzado de imagen que el nuevo ISP hace posible en el modelo más poderoso de la gama (hasta 100x) y en los Galaxy S21 5G y S21+ 5G (hasta 30x).

Galaxy S21 Directors View

Igualmente, otras prestaciones de las cámaras, como el Smart ISO Pro o la tecnología HDR, se implementan de un modo completamente simultáneo, en vez de capturar una imagen tras otra. Encima, con 12 bits de profundidad para cada canal en vez de los 10 bits habituales.

Por su parte, modeos como el de Retrato, también se benefician de las mejoras en el SoC Exynos 2100 y un software y algoritmos más complejos y precisos. Con ello mejoran las máscaras empleadas para el difuminado, por ejemplo, o brindan la posibilidad de separar incluso a las mascotas en las imágenes.

Samsung Exynos Processors 3

Asimismo, el ISP integrado facilita que se puedan obtener fotos de 33 Mpx a partir de vídeos grabados en 8K, o reproducir vídeos 8K con un máximo de 24 FPS, por el momento. Con estas capacidades, los nuevos Galaxy S21 Series 5G están preparados para un futuro donde 4K es la norma y 8K es la resolución a la que se aspira y que ya se puede disfrutar.

Comunicaciones 5G reales

El módem 5G integrado en el Exynos 2100 es compatible con tecnologías 5G Stand Alone y Not Stand Alone (SA y NSA). Si se prefiere, tecnología 5G “de verdad” o “de transición”, respectivamente. De momento, es la NSA la que prevalece, pero con la SA estamos listos para beneficiarnos de esta tecnología cuando empiece a desplegarse.

Además, tenemos compatibilidad con las bandas mmWave o milimétricas, que ofrecen velocidades de transferencia de hasta 10 Gbps. En cuanto a WiFi 6, el Exynos 2100 añade la especificación "E" (WiFi 6E) con rango adicional de frecuencias en la banda de los 6 GHz.

Samsung Exynos Processors 4

Carga rápida: 25 W para cargar el móvil a toda velocidad

La carga rápida es una cualidad que también depende del procesador. Los algoritmos que gestionan la entrega de grandes cantidades de energía a la batería del móvil precisan de una gestión en tiempo real e inteligente de los datos obtenidos en múltiples sensores para conocer la temperatura interna, el nivel de carga, el uso de la CPU, etcétera.

Este trabajo constante de monitorización se realiza en el SoC: en el Exynos 2100 tenemos carga rápida de 25 W. Gracias a ello, es factible tener más del 50 % de carga en 30 minutos para baterías como la del Galaxy S21 Ultra 5G, de 5.000 mAh.

Un SoC en la élite de los procesadores

El Exynos 2100 ha conseguido poner a Samsung en lo más alto del segmento de fabricación de procesadores. Además de tener tecnología propia para la fabricación de chips, que actualmente emplea el nodo de 5 nm y va en camino de los 3 nm para la siguiente generación de SoCs, diseña sus propios chips Exynos para adecuarlos a las necesidades de sus terminales flagship.

Galaxy S21 Series5g

La adopción de la arquitectura ARM Cortex-X1 es un salto evolutivo importante, así como la integración del módem 5G o el desarrollo de ISPs a la medida de las cámaras de los Samsung Galaxy S21 Series 5G. En la parte de los gráficos, Samsung también ha integrado la mejor tecnología posible y, en próximas generaciones de SoCs, incluso baraja integrar tecnología de gráficos AMD.

Por lo pronto, el Exynos 2100, en los Samsung Galaxy S21 5G, hace un trabajo sobresaliente como soporte tecnológico para las funcionalidades que estos terminales ponen en manos de los usuarios.

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