Skip to main content
qualcomm snapdragon

Los problemas de temperatura del snapdragon 810

Desde que empezaron a aparecer hace unos meses los primeros teléfonos con snapdragon 810 el tema de la temperatura que alcanza este SoC y el throttling que sufre para que esa temperatura no se vaya de las manos son dos temas muy recurrentes. A todos nos viene a la mente esa imagen del HTC one m9 al rojo vivo al que poco después le llegó una actualización que capaba la frecuencia máxima del snapdragon 810 a unos 1,6ghz para bajar esa temperatura:

temperatura de varios smartphones
temperatura de varios smartphones

¿Qué ha podido pasar dentro de Qualcomm para que haya surgido este problema de un año para otro? En esa misma foto se puede ver la generación anterior del smartphone estrella de HTC del año pasado que montaba un snapdragon de la generación anterior y tiene una temperatura más normal. Yo el problema de este SoC lo veo en dos aspectos: El proceso de fabricación y que el mercado se ha movido de una forma que Qualcomm no esperaba, al menos tan pronto.

Si hablamos del proceso de fabricación, el snapdragon 810 saltaba a los 20nm de TSMC frente a los 28nm HPM y LP que venía utilizando hasta ahora. Esos 20nm siguen siendo planares y no FinFET, lo que ha traído algunos problemas que Qualcomm parece no haber previsto con eficacia. Históricamente el rendimiento de un transistor, el voltaje al que opera y la corriente que circula por ese transistor escalaban en conjunto con la geometría del proceso de fabricación. Como resultado el consumo energético de los transistores se reducía de forma cuadrática, lo que permitía que la densidad de consumo se mantuviese constante al poder aprovechar esas mejoras para meter más transistores. Esto ha funcionado bien hasta hoy en día ya que la ley de Moore se cumplía a rajatabla pero actualmente empezamos a ver complicaciones mayores.

A grandes rasgos el consumo de un transistor viene dado por dos aspectos: El consumo estático que viene dado por las fugas de corriente cuando esta pasa a través del transistor y el consumo dinámico, que viene dado por los cambios de estado del propio transistor.

En un inicio la fuga de corriente de los transistores no fue un problema que preocupase a los fabricantes de semiconductores. Esta variable no estaba fuera de control y todavía podía ser prácticamente ignorada a la hora de diseñar un circuito. El problema vino cuando el voltaje necesario para hacer que un transistor cambie de estado empezó a bajar mucho, lo que hizo que las fugas aumentasen demasiado. El consumo dinámico es proporcional al cuadrado del voltaje, con lo que se puede deducir que una pequeña variación en el voltaje puede aumentar o reducir mucho el consumo de un circuito.

Cuando hablamos de cifras por debajo de 1 voltio los problemas antes mencionados se hacen demasiado evidentes. Durante años los fabricantes de semiconductores han estado introduciendo nuevos materiales en sus procesos de fabricación (strained silicon, HKMG…) para reducir las fugas y aumentar la cantidad de corriente que pasa por un transistor. Aún así, más tarde hubo que plantearse cambiar incluso la geometría del transistor de planar a FinFET. En vez de montar la puerta sobre el canal del transistor, una estructura tridimensional envuelve ese canal por tres de sus lados. El resultado es que con FinFET se tiene mucho más control sobre el voltaje necesario para que el transistor cambie de estado lo que permite bajar el voltaje y seguir manteniendo las fugas bajo control.

Intel saltó a transistores FinFET en su proceso de 22nm mientras que el resto de fabricantes siguieron usando transistores planares en sus procesos de 28 y 20nm, no siendo hasta los 16-14nm cuando los otros fabricantes han empezado a usar también transistores FinFET. Esto ha sido realmente un problema ya que en ese proceso planar de 20nm de fabricantes como TSMC o Samsung la densidad de transistores mejoraba pero el voltaje y las fugas no, lo que da como resultado una mayor densidad de consumo. Como apuntan en este artículo de Anandtech, el proceso de 28nm HPM de TSMC puede operar a mayores frecuencias y menor voltaje que los 20nm de Samsung que analizan en ese artículo.

La conclusión de este primer aspecto es que hay que tener cuidado a la hora de meter más transistores en el mismo espacio en procesos como los 20nm planares de ciertos fabricantes. En el caso de que quieras meter más transistores, debes hacerlo con más cabeza, como hizo apple con su A8, que funciona a frecuencias relativamente bajas y no se ha liado a meter 8 núcleos big-little.

En cuanto a los movimientos del mercado, apple sacó un SoC de 64 bits antes de lo que muchos incluída Qualcomm esperaban. Esto no fue un golpe encima de la mesa en temas de rendimiento pero sí lo fue en temas de marketing. Qualcomm, que por aquel momento estaba trabajando en el sustituto de 32 bits para sus Krait, tuvo que reaccionar rápido a ese cambio en el mercado y lo más rápido que se podía hacer en esa situación era ponerse a utilizar núcleos ARM  de 64 bits como los cortex a57 y los a53 mientras ganaba tiempo para adaptar su diseño propietario a los 64 bits. Así, Qualcomm actualizó su roadmap de finales de 2014 y principios de 2015 para reflejar estos cambios:

Roadmap actualizado de Qualcomm
Roadmap actualizado de Qualcomm

Es por este cambio repentino por lo que probablemente Qualcomm no haya podido probar todo lo que debería ese cambio de última hora en su SoC de gama alta. Y el resultado, pues creo que está a la vista de todos.

Para el 2016 tenemos el snapdragon 820, ya este sí con núcleos de diseño propietario de Qualcomm bautizados como Kryo. ¿Se volverán a repetir los problemas de temperatura del snapdragon 810? Yo creo que esta vez ya no porque todas las miradas estarán puestas en la temperatura de ese nuevo SoC. Seguramente Qualcomm se habrá asegurado de que esto no les vuelva a pasar y el proceso de 16-14 nm que usará esta vez ya sí les proporcionará una mejora en la densidad de consumo. El throttle ya es algo que doy por perdido porque realmente, se calienten más o menos, todos los SoC de hoy en día sufren de throttle en un momento u otro.

4 thoughts on “Los problemas de temperatura del snapdragon 810

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.