Guia Completo de Processadores para Smartphone

Um SoC ou “System on a Chip” é o componente central de todo smartphone moderno, embora seja uma amálgama de muitas tecnologias. O objetivo deste artigo é dar a você uma ideia básica do que um SoC de smartphone moderno faz e o estado atual do mercado de “processadores para celular”.

O objetivo final é ajudar você, consumidor, a usar essas informações (e outras) para saber escolher seu próximo smartphone. A missão aqui não é se aprofundar no funcionamento de um SoC de celular ou satisfazer a curiosidade de um técnico já experiente.

Em vez disso, nosso objetivo é fornecer a você, comprador comum de smartphones, o máximo de informações possível para te ajudar a escolher o aparelho que melhor atenda às suas necessidades. Podendo parecer repetitivo, a ideia é te auxiliar a saber o suficiente para fazer uma compra.

Este artigo central será vinculado a vários outros artigos individuais sobre SoCs de smartphones, nos quais vamos compará-los entre si, apresentá-los e discutir os modelos específicos em detalhes.

Processadores, SoCs e chipsets são o mesmo?

Os fãs experientes de smartphones geralmente zombam da palavra “processador” e dizem que um SoC (abreviação de System on a Chip) ou “chipset” é um termo mais preciso. No final das contas, tudo o que você precisa saber é que o “processador”, o “SoC” e o “chipset” em um smartphone (na maioria dos casos) se referem à mesma entidade, mesmo que a terminologia não seja totalmente precisa.

O termo processador era geralmente usado para designar a Unidade Central de Processamento usada em computadores desktop. Os SoCs modernos também têm uma CPU/processador, mas ele é apenas um dos muitos componentes que compõem um SoC. Portanto, a resposta que você está procurando é a seguinte: ainda que um SoC e um processador não sejam a mesma coisa em termos concretos, com o tempo se tornou aceitável chamar um SoC de processador ou chipset. Sei que isso pode ser confuso e frustrante.

Se não é a mesma coisa que um processador, o que realmente é um SoC?

A resposta mais comum que você já deve ter ouvido é que o SoC é igual ao cérebro humano. Eu discordo. Uma maneira mais precisa de entender o que é um SoC é pensar nele não como o cérebro, mas como a cabeça humana. Sei que esse exemplo é engraçado, mas é mais simples visualizar sua cabeça como o SoC, e seu cérebro como o processador.

Assim como sua cabeça integra muitas outras partes, o SoC também contém vários componentes. Muitos desses componentes também ajudam a aliviar a carga do processador e a ter um desempenho mais eficiente.

Confira o diagrama abaixo para visualizar todos os componentes que compõem um SoC moderno.

Você também pode pensar no SoC como a parte mais importante de um smartphone moderno. Ele funciona efetivamente como uma única unidade e é responsável por lidar com quase todas as tarefas que você pede que o celular execute.

Seja algo relativamente mundano, como fazer e receber chamadas, ou algo inerentemente mais complexo, como usar a câmera do smartphone para clicar em fotos e vídeos e, em seguida, editar e renderizar um produto final usando um aplicativo de edição.

O que é a arquitetura ARM?

Outro nome que você já deve ter ouvido ao falar sobre SoCs de smartphones é ARM. O que você precisa saber é que a ARM é uma empresa britânica proprietária da arquitetura da CPU, do conjunto de instruções e do design do núcleo usado na maioria dos smartphones, smartwatches e alguns outros eletrônicos.

Independentemente da marca de smartphone que você compra e do SoC que ele usa, é certo que ele é baseado na arquitetura ARM.

Você vai ouvir muito sobre a ARM quando ler artigos sobre o lançamento de smartphones — especialmente quando chegarem à parte na qual as especificações do SoC são mencionadas. Por exemplo, esses artigos vão destacar que tipo de núcleos "ARM Cortex" um SoC específico usa.

Informações adicionais: também é interessante saber que os principais fabricantes de SoCs, como Apple, Qualcomm, MediaTek, Huawei e Unisoc, não fabricam SoCs em suas próprias fábricas. Em vez disso, terceirizam esse trabalho para empresas especializadas em fabricação de semicondutores, como a TSMC, a Samsung Foundry, a Global Foundries e a SMIC. A Samsung é a única fabricante de SoCs para smartphones nesta lista que pode projetar seus próprios SoCs baseados em ARM e também fabricá-los internamente.

Quais são os componentes de um SoC?

Um SoC de smartphone moderno típico integra geralmente os seguintes componentes.

Unidade central de processamento (CPU)

O componente mais importante do smartphone moderno, a CPU, é o cérebro real por trás do seu smartphone. A CPU de um celular moderno geralmente tem vários núcleos e seu desempenho é medido em GigaHertz (GHz).

Quando nós, analistas de tecnologia, falamos sobre o desempenho do smartphone, geralmente usamos termos como "Cortex-X4" ou "Cortex-A520". Esses são os nomes dos núcleos reais da CPU que se encontram no SoC. Aprenderemos sobre núcleos e processadores de smartphones em um artigo separado.

Unidade de processamento gráfico (GPU)

Mesmo que a CPU possa lidar com várias tarefas, ela não foi projetada especificamente para lidar com gráficos. Como a maioria dos smartphones atuais precisa processar jogos (e conteúdo de vídeo) altamente exigentes, essa tarefa é realizada por uma GPU dedicada.

Você vai ouvir falar muito sobre GPUs nas análises de smartphones. Os SoCs da Qualcomm, normalmente, usam suas próprias GPUs com a marca Adreno, enquanto outros fabricantes de SoCs contam com as GPUs ARM Mali (Google, MediaTek), AMD Radeon (Samsung) ou PowerVR (uma evolução disso é usada na família iPhone).

Unidade de processamento de imagem (ISP)

Os smartphones modernos costumam ter uma unidade de processamento de imagem separada. Isso permite que eles "convertam" os dados de um sensor de imagem em uma foto utilizável que pode ser editada e compartilhada com amigos e parentes.

No passado, a CPU também costumava lidar com essa tarefa. Mas os fabricantes logo perceberam que é melhor transferir essas tarefas para uma unidade de processamento de imagem separada. Os nomes que você encontra ao falar sobre ISPs incluem "Spectra" da Qualcomm e "Imagiq" da MediaTek.

Os ISPs modernos podem processar dados provenientes de várias câmeras, aplicar efeitos, fazer melhorias na qualidade da imagem (parte do motivo pelo qual as selfies de smartphones são melhores do que as webcams de laptops com Windows) e até mesmo reconhecer elementos na cena (por exemplo, para a GPU aplicar uma imagem de fundo substituindo a sua sala de estar).

Modems integrados

Os smartphones modernos são dispositivos de comunicação, e um modem é o componente mais essencial que permite esse recurso básico. Um modem é usado para converter sinais sem fio em dados que o celular possa entender. Os modems dos smartphones atuais integram recursos 5G, 4G, 3G e Wi-Fi em uma única unidade. E mesmo que a maioria dos SoCs de smartphones atuais tenha um modem integrado, há algumas exceções.

Exemplos recentes incluem o Qualcomm Snapdragon 8 Gen 3 e o Apple A17, que usam um modem da Qualcomm — um Snapdragon X77 interno e um X70 externo, respectivamente. Por “externo”, queremos dizer que a unidade de modem não faz parte do SoC. Outro exemplo são os chips Google Tensor, que usam um modem da Samsung (um núcleo interno no Tensor original e, em seguida, um integrado nos chips G2 e G3).

Nem todas as marcas de SoC gostam de nomear seus modems. A Qualcomm é uma exceção e a empresa geralmente indica seus modems com a letra X, seguida de um número. O mais novo modem 5G da empresa, por exemplo, é o Qualcomm Snapdragon X80.

A MediaTek, a HiSilicon e a Samsung não costumam mencionar os “nomes de marca” dos modems em suas folhas de especificações, e geralmente evitam nomeá-los. Recentemente, no entanto, a MediaTek fez um grande negócio quando anunciou seu primeiro modem compatível com 5G e o chamou de modem MediaTek M70 5G. Os modems da HiSilicon têm o nome de marca “Balong”. No entanto, você raramente encontra esse nome sendo usado, mesmo nos sites oficiais.

Outros componentes

Ainda que esses quatro componentes sejam essenciais, o SoC moderno também integra outras partes. Por exemplo, os processadores de sinais digitais (DSP) são normalmente usados para lidar com tarefas como análise de dados de sensores integrados e, às vezes, até mesmo para auxiliar na reprodução de música.

Com a inteligência artificial e o aprendizado de máquina sendo apontados como a próxima grande novidade, não é incomum que os SoCs de smartphones integrem uma NPU (Neural Processing Unit, unidade de processamento neural) dedicada e personalizada para lidar com essas tarefas.

As NPUs têm sido usadas há muitos anos em SoCs de smartphones para tarefas como aprimoramento de imagens, processamento de voz, reconhecimento facial e muito mais. A tendência atual de IA generativa e modelos de linguagem grandes (LLMs) coloca os projetistas de chips em uma corrida para oferecer mais TOPS (tera operações por segundo) do que seus rivais.

Processo de fabricação

Uma frase que você encontra com frequência ao ler as especificações do SoC é algo conhecido como “processo de fabricação”. Ele é listado em nanômetros (nm). A explicação mais simples que posso imaginar agora é te dizer que um processo de fabricação é um número usado para entender quão pequenos são os nós internos do SoC.

Mesmo que possamos fazer uma dissertação acadêmica sobre os processos de fabricação de semicondutores, isso está muito além do escopo deste artigo. O que você, como consumidor, precisa entender é que quanto menor o processo de fabricação, mais complexo, caro e eficiente em termos de energia é o SoC.

Os SoCs principais atuais são baseados em processos de fabricação de 3 nm, enquanto os SoCs principais de 2020 foram baseados em um nó de 7 nm. Os SoCs de médio porte e econômicos geralmente são baseados em processos de fabricação de 5, 6 e 7 nm.

Quem fabrica SoCs para smartphones?

Os principais participantes do segmento de SoC para smartphones incluem as seguintes empresas:

• Apple;
• Qualcomm;
• MediaTek;
• Samsung;
• HiSilicon;
• Unisoc.

Abaixo está uma breve visão geral dos produtos de cada uma dessas marcas de SoC.

SoCs da Apple

Como a Apple não precisa que seus SoCs sejam usados em vários dispositivos, ela normalmente anuncia apenas um SoC de smartphone por ano. Até 2010, a Apple contava com SoCs fornecidos pela Samsung para os modelos de iPhone e iPad. Desde então, porém, a empresa passou a usar seus próprios SoCs baseados em ARM. O primeiro SoC projetado pela Apple foi o Apple A4, lançado em 2010.

Desde então, o chamado Apple Silicon se expandiu para outros mercados, incluindo de smartwatches, computadores pessoais e fones de ouvido, com as séries Apple S, M e H de SoC, respectivamente, além de outros tipos de controladores e chips para seus outros dispositivos.

SoCs Qualcomm Snapdragon

A Snapdragon é uma das líderes no espaço de SoCs Android, mais conhecida por sua série de processadores que abrange toda a gama do mercado de smartphones. Os chips da empresa não apenas equiparam o primeiro smartphone Android, o HTC Dream/T-Mobile G1, mas também estiveram presentes em celulares anteriores como Windows Mobile e BlackBerry.

Os processadores Snapdragon para celulares são divididos nas séries 8, 7, 6, 4 e 2, desde o segmento topo de linha do Android até os smartphones com recursos KaiOS de baixo custo, e até mesmo modelos mais básicos. A Qualcomm segmentou ainda mais sua marca, adicionando um sufixo "s" ou "+" para indicar um chip de nível inferior ou superior dentro da mesma série, respectivamente.

Além dos smartphones, a família Snapdragon também abrange outros gadgets, com a série Snapdragon X no mercado de PCs, a série Snapdragon W/Wear para wearables, XR e AR para dispositivos de realidade virtual/mista/aumentada, e alguns outros.

SoCs Dimensity da MediaTek

Originalmente conhecida por seus SoCs econômicos, que normalmente eram usados em smartphones mais baratos, a MediaTek é uma empresa taiwanesa que projeta SoCs para smartphones. Recentemente, no entanto, ela conseguiu representar uma ameaça significativa ao domínio da Qualcomm no segmento, graças a seus produtos competitivos.

Os processadores MediaTek para smartphones são atualmente marcados como Dimensity ou Helio. A linha 4G Helio está sendo lentamente substituída por alternativas 5G Dimensity, portanto, não está recebendo novas ofertas.

Os chips Dimensity também cobrem toda a gama do mercado de smartphones, com opções de nível básico na série 6000, até a série 9000 principal. Até 2021, a família era segmentada entre as séries 700 e 1000 e, durante a transição entre os dois esquemas de nomenclatura, alguns chips foram renomeados, deixando a situação ainda mais confusa.

SoCs Exynos da Samsung

Exynos é o nome da marca dos SoCs internos da Samsung. O conglomerado sul-coreano não apenas projeta seus chips, mas também os produz com sua subsidiária Samsung Foundry (que também "fabrica" para o Google e a Qualcomm). No passado, a empresa projetou seus próprios núcleos de CPU Hummingbird/Mongoose/Exynos, mas a falta de competitividade e eficiência fez com que eles fossem substituídos por núcleos Cortex padrão.

Os esforços de SoC da Samsung também são anteriores ao Android, com seus chips alimentando as primeiras gerações do iPhone e smartphones anteriores. A atual família Exynos pode ser rastreada até os primeiros smartphones Galaxy S, com as principais ofertas da série 2000 e a série 1000 cobrindo o mercado de médio porte.

A família Google Tensor está relacionada à linha Exynos, mas mistura CPUs ARM Cortex padrão, GPUs ARM Mali e modems Samsung com núcleos personalizados do Google, principalmente a NPU Tensor.

SoCs HiSilicon (Huawei)

A gigante chinesa Huawei também projeta seus próprios chips sob a marca HiSilicon Kirin de sua subsidiária. Em sua rápida ascensão ao topo do mercado de telefonia, no entanto, a empresa foi um dos principais alvos das sanções comerciais impostas pelos EUA em 2020, o que afetou sua capacidade de fabricar seus chips Kirin com a parceira de longa data TSMC de Taiwan.

Embora o Kirin 9000 de 2020 fosse muito competitivo em relação a outros SoCs topos de linha do Android, a Huawei/HiSilicon foi proibida de adquirir seus chips da TSMC e só conseguiu retornar em 2023 com o chip Kirin 9000s, fabricado pela SMIC de Xangai.

Como o nome indica, o 9000s está mais ou menos no mesmo nível de seu irmão mais velho em termos de desempenho, usando um nó de processo chinês de 7 nm menos avançado. Os processos antigos de 14 nm da SMIC também são usados para os chips Kirin 710 de baixo custo.

SoCs da Unisoc (anteriormente Spreadtrum)

A Unisoc é mais uma marca de SoC para smartphones. Embora não seja tão famosa quanto a Qualcomm, a MediaTek, a Samsung ou a Huawei, a Unisoc tem um conjunto abrangente de SoCs voltados para celulares. Eles são usados principalmente por fabricantes que se concentram na fabricação de dispositivos voltados para a extremidade inferior do espectro de preços.

Apesar das promessas de alternativas poderosas em suas famílias Tiger e Tanggula de SoCs desde 2020, pelo menos, as ofertas mais recentes da empresa (a partir de 2024) estão no topo do núcleo da CPU Cortex-A76 de 2018.

Talvez seja revelador o fato de que os chips 4G da Unisoc podem ser encontrados em lançamentos recentes da Samsung, Motorola, Realme, Nokia e outras marcas populares para o mercado de smartphones de baixo custo. Os chips 5G da empresa são praticamente exclusivos dos celulares Hisense e ZTE/Nubia.

Agora que você tem um entendimento básico do que é um SoC para smartphone e quais são as empresas que operam nesse espaço, pode usar essas informações para entender melhor as especificações de hardware do seu aparelho. Este é apenas o primeiro artigo de uma série planejada de tópicos relacionados a SoCs de smartphones aqui no nextpit. Atualizaremos este texto com mais links sobre tópicos relacionados em um futuro próximo.

Fique atento a este espaço para saber mais!