Snapdragon X Elite mit Oryon-CPU: Dieser Chip soll Apple und Intel das Leben schwer machen

Der Snapdragon X Elite ist Qualcomms erstes SoC mit eigens entwickelter Oryon-CPU und soll Apple und Intel das Leben schwer machen. Qualcomm wirbt mit einer bis zu doppelt so hohen Leistung gegenüber Intels 10- und 12-Kern-CPUs oder einem Drittel des Verbrauchs bei Intels Peak-Leistung. Apples M2 will man um 50 Prozent schlagen.

Nach der Übernahme von Nuvia vor knapp drei Jahren hatte es keine zwölf Monate gedauert, bis Qualcomm im November 2021 die ersten großspurigen Prognosen zur Leistung des für Notebooks, Convertibles, 2-in-1s und ähnliche Geräte konzipierten Chips abgegeben hat. Aus einer CPU-Schwäche sollte eine Stärke werden, erklärte Qualcomm vor zwei Jahren. Dafür hat man sich das 2019 gegründete Unternehmen Nuvia einverleibt und damit die Gründer John Bruno, Manu Gulati und vor allem Gerard Williams III ins Boot geholt. Williams war zuvor Senior Director for Platform Architecture bei Apple und von 2009 bis 2019 für alle CPU-Entwicklungen verantwortlich, läutete mit dem Apple A7 im iPhone 5s die Ära der 64-Bit-Smartphones ein und leitete zuletzt die Entwicklung des Firestorm-Designs, des großen CPU-Kerns im M1, M1 Pro und M1 Max.

Eigene Oryon-Mikroarchitektur mit Arm-ISA

Der Snapdragon X Elite soll das erreichen, was Qualcomms bisherigen Compute-Plattformen stets verwehrt blieb: die im Notebook-Segment zwei größten Player Apple und Intel mit einem eigenen Chip-Design schlagen. Dafür setzt Qualcomm bei dem in 4 nm gefertigten neuen Chip zwar weiterhin auf die Arm-Befehlssatzarchitektur (ISA), die laut Nachfrage der Redaktion in Version 8.7 genutzt wird, jedoch nicht mehr auf von Arm lizenzierte Cortex-Kerne oder deren Mikroarchitektur. Stattdessen kommt rund eine Dekade nach der Krait-CPU früherer Snapdragon-Chips für Smartphones wieder ein eigenes CPU-Design namens Oryon speziell für Notebooks zum Einsatz. Den Namen des CPU-Kerns hatte Qualcomm bereits zum letztjährigen Snapdragon Summit angekündigt, jüngst wurde mit „X Series“ auch der Name der neuen Compute-Plattform bekannt.

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12 Performance-Kerne mit Dual-Core-Turbo auf 4,3 GHz

Das Resultat der mehrjährigen Entwicklung ist zunächst ein Chip namens Snapdragon X Elite und demnach noch keine neue Chip-Familie. Der Snapdragon X Elite ist mit 12 Performance-Kernen des besagten neuen Typs Oryon ausgestattet. Diese unterteilt Qualcomm in drei Cluster zu je vier Kernen. Spezielle Efficiency-Kerne sieht das Design überraschenderweise nicht vor, wobei noch nicht bekannt ist, wie breit das Spektrum von Takt und Effizienz der 12 Kerne ist. Mit Details zur Mikroarchitektur hält sich Qualcomm derzeit noch zurück, diese sind im weiteren Verlauf des Snapdragon Summits zu erwarten.

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Die 12 Kerne betreibt Qualcomm mit einem Takt von bis zu 3,8 GHz auf allen Kernen, in zwei der drei Cluster kann zudem jeweils ein Kern auf bis zu 4,3 GHz gehen. Dabei können insgesamt zwei Kerne – also jeweils ein Kern pro Cluster – parallel den Takt auf das Maximum von 4,3 GHz setzen. Insgesamt kommt die CPU auf 42 MB Cache, es stehen allerdings noch die nach L1-, L2- und L3-Cache unterteilten Angaben aus.

LPDDR5X-8533-Interface mit 136 GB/s

Die CPU flanscht Qualcomm über ein modernes Speicherinterface an den RAM an. Dabei kommt ein Aufbau mit acht 16-Bit-Kanälen für LPDDR5X-8533 mit einer Bandbreite von insgesamt 136 GB/s zum Einsatz. Das ist rund ein Drittel mehr als beim Apple M2 und ein Drittel weniger als beim M2 Pro, die beide LPDDR5-6400 an zwei respektive vier 64-Bit-Kanälen nutzen. Der maximale Arbeitsspeicherausbau liegt bei hohen 64 GB.

PCIe Gen 4 für NVMe-SSDs

Für nicht-flüchtigen Speicher stellt der Prozessor Storage-Interfaces für NVMe-SSDs über PCIe Gen 4 sowie für UFS 4.0 und SD 3.0 zur Verfügung, sodass auch Notebooks mit Kartenleser möglich sind. Noch nicht bekannt ist, wie viele PCIe-Lanes für welches Interface geboten werden und wie viele weitere Lanes für andere Controller zur Verfügung stehen, die ein OEM potenziell verbauen möchte. Für die Anbindung eines 5G-Modems wurde zusätzlich ein M.2-Interface über PCIe Gen 3 integriert, dabei unterstützt Qualcomm aus eigenem Haus 5G-Modems bis zum Snapdragon X65.

Wi-Fi 7 über das FastConnect 7800

Über ein weiteres M.2-Interface mit PCIe Gen 3 lassen sich WLAN-Lösungen wie Qualcomms FastConnect 7800 für Wi-Fi 7, Wi-Fi 6E und Wi-Fi 6 anbinden. Bei Qualcomm geht mit dieser Lösung Bluetooth 5.4 einher. Die M.2-Schnittstelle erlaubt Notebook-OEMs grundsätzlich aber die freie Wahl des Anbieters sowohl beim 5G-Modem als auch beim WLAN-Modul.

Dreimal USB4 mit 40 Gbit/s

Für kabelgebundene Verbindungen kommt ausschließlich USB zum Einsatz, wobei dreimal USB4 mit 40 Gbit/s, zweimal USB 3.2 Gen 2 mit 10 Gbit/s und einmal USB 2.0 mit 480 Mbit/s vorhanden ist.

Die Leistung des Snapdragon X Elite

Die Multi-Thread-Leistung des Snapdragon X Elite gibt Qualcomm mit dem bis zu Doppelten im Vergleich zu Intels aktuellen 10- und 12-Kern-CPUs aus der Familie Raptor Lake-U und -P an. Die Angabe „doppelte Leistung“ bezieht sich auf eine Messung im Multi-Thread-Benchmark des Geekbench 6.2.1 unter Debian Trixie (Qualcomm) und Ubuntu 23.04 (Intel) mit dem Core i7-1355U und Core i7-1360P bei selbem Verbrauch von circa 17 Watt laut Diagramm. Dieselbe Spitzenleistung von Raptor Lake-P will Qualcomm bei nur einem Drittel des Verbrauchs erreichen. Für den Vergleich mit Raptor Lake-H (Core i7-13800H) mit 14 Kernen spricht Qualcomm von noch bis zu 60 Prozent mehr Leistung oder derselben Leistung bei abermals nur einem Drittel des Verbrauchs.

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50 Prozent schneller als Apple M2

Den Vergleich mit Apple scheut Qualcomm zwar nicht, hält sich bei diesem Mitbewerber jedoch mit Diagrammen zurück, die Rückschlüsse auf die Leistung in Relation zum Verbrauch zulassen. In der Präsentation des Herstellers ist von einer 50 Prozent höheren Multi-Thread-Leistung im Vergleich zu einem „Arm-basierten Mitbewerber“ die Rede. Auf Nachfrage der Redaktion präzisierte Qualcomm diese Angabe auf den aktuellen Apple M2. Dessen CPU ist allerdings nur mit jeweils vier Performance- und Efficiency-Kernen ausgerüstet, Qualcomm tritt hingegen mit zwölf Performance-Kernen an.

Einen Single-Core-Vergleich zu Apple gibt es von Qualcomm ebenso: Im Geekbench 6.2.1 erreiche der Snapdragon X Elite 3.227 Punkte, der Apple M2 Max hingegen 2.841 Punkte.

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Adreno-GPU zwischen M2 und M2 Pro

Aufseiten der Grafikeinheit vertraut Qualcomm analog zu den Snapdragon-Lösungen für Smartphones auf eine eigenes entwickelte Adreno-GPU mit einer Leistung von 4,6 TFLOPS. Ein interner Vergleich: Die eigene Adreno 740 aus dem Snapdragon 8 Gen 2 kommt regulär auf 3,5 TFLOPS, die höher getaktete Variante speziell für Samsung auf 3,7 TFLOPS. Im Apple M2 steckt eine GPU mit 3,6 TFLOPS, die zwei GPU-Ausführungen des M2 Pro stellen 5,7 TFLOPS und 6,8 TFLOPS zur Verfügung.

Schneller als die iGPUs von AMD und Intel

Für einen Leistungsvergleich zu den Mitbewerbern vertraut Qualcomm auf den 3DMark Wild Life und stellt die eigene Grafiklösung den „integrierten Premium-GPUs“ von Mitbewerber „A“ und „B“ gegenüber. Mitbewerber „A“ ist dabei die iGPU des Intel Core i7-13800H, die Qualcomm mit bis zu doppelter Leistung oder derselben Leistung bei einem Viertel des Verbrauchs schlagen will. Mitbewerber „B“ ist die Radeon 780M mit 12 GPU-Kernen des AMD Ryzen 9 7940HS, die Qualcomm mit bis zu 80 Prozent mehr Leistung oder derselben Leistung bei einem Fünftel des Verbrauchs schlagen soll.

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Raytracing bleibt außen vor

Zur Architektur der Adreno-GPU hüllt sich Qualcomm wie eh und je in Schweigen, nicht einmal die Anzahl der Kerne oder den Takt legt der Hersteller offen. Aus den Snapdragon-Prozessoren für Smartphones übernimmt die Version für Notebooks den Zahlen nach zu urteilen aber die exzellente Effizienz. In diesem Bereich macht Qualcomm bereits seit mehreren Jahren den Mitbewerbern das Leben schwer. ComputerBase konnte Qualcomm immerhin entlocken, dass die Adreno-GPU im Snapdragon X Elite noch kein Raytracing unterstützt. Von dieser Aussage wiederum lässt sich ableiten, dass die GPU-Architektur nicht der letzten Ausbaustufe aus dem Snapdragon 8 Gen 2 entspricht, mit der Qualcomm letztes Jahr erstmals Raytracing für Mobilgeräte eingeführt hatte. Bei Apple ist davon auszugehen, dass nach der Ankündigung des A17 Pro des iPhone 15 Pro (Max) dieselbe Architektur mit Raytracing-Unterstützung auch in den bevorstehenden M3 und dessen Ableger einziehen wird.

Dreimal 4K60 oder zweimal 5K60 extern

Gut aufgestellt ist der Snapdragon X Elite bei der Anzahl der Displays, die über die Grafikeinheit angesteuert werden können. Wo der Apple M2 nur mit zwei Bildschirmen umgehen kann, sodass zum Beispiel beim MacBook Air nur ein externes Display unterstützt wird, geht Qualcomm zusätzlich zum internen Display auf drei externe 4K60- oder zwei externe 5K60-Bildschirme mit HDR10-Unterstützung. Dabei vertraut das Unternehmen auf DisplayPort 1.4 für die Anbindung. Der interne Bildschirm eines Notebooks darf in bis zu 4K120 inklusive HDR10 vorliegen. Qualcomm will für die Adreno-GPU zudem erstmals unter Windows 11 aktualisierbare Treiber anbieten, sodass mit Optimierungen etwa für neue Spiele im Laufe der Zeit zu rechnen ist. AMD, Intel oder Nvidia liefern in diesem Punkt seit Jahren ab, sodass Qualcomm erst einmal beweisen muss, wie wichtig die Spieler dem Hersteller nicht nur unter Android, sondern auch Windows 11 sind.

Encoder und Decoder für AV1

Eine Erweiterung gegenüber den Smartphone-Chips erfolgt bei der Video Processing Unit (VPU), die jetzt nicht länger nur das Decodieren von AV1 unterstützt, das letztes Jahr beim Snapdragon 8 Gen 2 hinzukam, sondern auch das Encodieren in AV1 beherrscht. Im Detail lässt sich über die VPU in bis 4K60 10-Bit in den Formaten H.264, HEVC (H.265) und AV1 encodieren sowie in bis zu 4K120 10-Bit in den Formaten H.264, HEVC (H.265), VP9 und AV1 decodieren. Einen Encoder für VP9 gibt es somit nicht. Gleichzeitig ausführen kann die VPU das Decoding einmal von 4K60 H.264, HEVC (H.265), VP9 oder AV1 sowie zweimal das Encoding von 4K30 in H.264, HEVC (H.265) oder AV1.

AI Engine für Generative AI auf dem Notebook

Eine dedizierte Neural Processing Unit (NPU) darf im Snapdragon X Elite nicht fehlen, schließlich hat Qualcomm das Thema über die letzten Jahre mit den Mobilchips groß gemacht. Dabei gibt es mit der Hexagon-NPU eine dedizierte Einheit mit 45 TOPS (INT4), die wiederum Funktionsblöcke für das Inferencing sowie Tensor-, Scalar- und Vector-Berechnungen zur Verfügung stellt, die sich gemeinsam einen großen Speicher teilen. Moderne Generative-AI-Modelle mit bis zu 13 Milliarden Parametern könne der Snapdragon X Elite lokal auf dem Gerät ausführen und komme dabei auf 30 Tokens/s, wobei 30 Tokens am Beispiel von GPT-4 etwa 23 Wörtern entsprechen würden. Tokens/s können allerdings je nach KI-Modell eine unterschiedlich Aussagekraft haben. Die Konkurrenz habe man mit dieser Leistung um den Faktor 4,5 im Griff, erklärt Qualcomm.

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Sensing Hub mit Always-on-Funktionen

Darüber hinaus zählt Qualcomm zum Gesamtkonstrukt der„AI Engine“ auch die CPU und GPU sowie eine neue Micro-NPU im Sensing Hub und beziffert deren Leistung insgesamt mit 75 TOPS. Im stromsparenden Sensing Hub bringt Qualcomm DSPs etwa für Audio und Video unter, um zum Beispiel bei einem Videochat Nebengeräusche zu unterdrücken, das Bild zu verbessern oder den Hintergrund unscharf zu zeichnen. Auch einen kleinen Bildprozessor (ISP) mit Always-on-Funktion verbaut Qualcomm im Sensing Hub. Der eigentliche Spectra-ISP ist für zwei Kameras mit jeweils 32 MP oder eine Kamera mit 64 MP ausgelegt und unterstützt Videoaufnahmen in bis zu 4K inklusive HDR.

Ersteindruck: 2024 wird spannend für Notebooks

Die ersten PCs mit Snapdragon X Elite erwartet Qualcomm zur Mitte des nächsten Jahres von mehreren „führenden OEMs“, wobei im Vorfeld noch keine der Zusagen konkret benannt wurde. Das letzte Flaggschiff Snapdragon 8cx Gen 3 war bekannt dafür, abseits von Lenovo mit dem ThinkPad X13s (Test) keinen einzigen weiteren großen OEM zu überzeugen. Eine Ausnahme bildet der unter eigenem Namen laufende Microsoft SQ3 im Surface Pro 9. Der Snapdragon X Elite hat zumindest auf dem Papier alle Mittel zur Hand, um das Versprechen, gehörigen Druck auf Apple und Intel auszuüben, tatsächlich umzusetzen. Bedacht werden muss dabei aber auch, dass im Sommer des nächsten Jahres nicht mehr M2 und Raptor Lake die Konkurrenten sind, sondern M3 und Meteor Lake. Zudem hat Qualcomm nicht den Vorteil der perfekten Abstimmung des Betriebssystems auf die Hardware. Dennoch: Der Snapdragon X Elite klingt nach dem großen Sprung, den man seit Jahren von Qualcomm im PC-Segment erwartet hat.

ComputerBase hat Informationen zu diesem Artikel von Qualcomm im Vorfeld und im Rahmen einer Veranstaltung des Herstellers auf Maui unter NDA erhalten. Die Kosten für Anreise, Abreise und vier Hotelübernachtungen wurden von dem Unternehmen getragen. Eine Einflussnahme des Herstellers auf die oder eine Verpflichtung zur Berichterstattung bestand nicht. Die einzige Vorgabe war der frühestmögliche Veröffentlichungszeitpunkt.