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Google Tensor

System-on-a-Chip von Google

Google Tensor ist eine vom US-amerikanischen Unternehmen Google entwickelte 64-bit ARM-basierte Reihe von Systems-on-a-Chip (SoCs), die für die hauseigenen Pixel-Smartphones eingesetzt werden.[1][2] Erstmals eingesetzt wurde der Chip im Pixel 6 und Pixel 6 Pro. Es folgte der Google Tensor G2 in den Pixel 7 und Pixel 7 Pro-Geräten.[3] Der neuste Chip, Google Tensor G3, wurde erstmals im Pixel 8 und 8 Pro verbaut.[4]

Google Tensor
Produktion: seit 2021
Produzenten:
Prozessortakt: 1,7 GHz bis 2,91 GHz
L3-Cachegröße: 4 MiB
Fertigung: 5 nm – 4 nm
Befehlssatz: Armv8.2-A – Armv9-A
Mikroarchitektur: Arm
Namen der Prozessorkerne:
  • 1× High-Performance
    seit Tensor G3
  • 4× Mid-Performance
    seit Tensor G3
  • 4× Energieeffizienz
    seit Tensor G1

Geschichte Bearbeiten

Entwicklung von Co-Prozessoren ab 2016 Bearbeiten

Die Entwicklung eines von Google entworfenen SoC begann erstmals im April 2016. Google CEO Sundar Pichai und Hardware-Chef Rick Osterloh waren sich einig, dass es wahrscheinlich längere Zeit dauern würde, bis das Produkt fertig sei. Osterloh bestätigte in einem Interview mit The Verge im Jahr 2021, dass Google sich frühzeitig entschied einen eigenen SoC bauen zu müssen, da man die vollen Fähigkeiten von KI nicht durch Co-Prozessoren erreichen könne. Pichai fügte hinzu, dass Google auch versucht habe, die Grenzen mit Tensor Processing Units (TPU) zu erweitern, die speziell für KI-Dienste entwickelt wurden.[5] 2017 stellte das Unternehmen ein Team von 76 Halbleiterforschern zusammen, das auf künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (ML) spezialisiert ist und seitdem an Größe zugenommen hat, um an dem Chip zu arbeiten.[6]

Beginnend mit der 2017 veröffentlichten Pixel 2-Reihe begann Google eigens entwickelte Co-Prozessoren in seine Smartphones einzubauen.[7] Der Pixel Visual Core (Pixel 2 und 3) und der Pixel Neural Core (Pixel 4) sollten bestimmte Aufgaben vom Hauptprozessor übernehmen.[8] Der Visual Core diente als Co-Prozessor für computergestützte Fotografie, einschließlich HDR-Fotografie (Multi-Exposure High Dynamic Range), und der Neural Core war für allgemeinere Aufgaben des maschinellen Lernens vorgesehen, einschließlich computergestützter Bilder und Sprachverarbeitung für den Google Assistant.[8][9]

Entwicklung eines eigenen System-on-a-Chip ab 2020 Bearbeiten

Im April 2020 hatte Google erhebliche Fortschritte hin zu einem eigens entwickelten ARM-basierten Prozessor für ihre Pixel- und Chromebook-Geräte mit dem Codenamen Whitechapel gemacht.[10] Bei Googles Mutterkonzern Alphabet Inc. hatte Google CEO Sundar Pichai während der vierteljährlichen Vorstellung der Quartalsergebnisse für Investoren im Oktober 2020 seine Begeisterung über die „tieferen Investitionen“ des Unternehmens in Hardware kundgetan, was von einigen als Anspielung auf Whitechapel interpretiert wurde.[11] Zuvor war bestätigt worden, dass Whitechapel nicht rechtzeitig fertiggestellt werden würde, um in das Pixel 5 integriert zu werden, da Google erst im Frühjahr 2020 einen ersten Entwurf des Tensors erhalten hatte.[10] Im April 2021 wurde berichtet, dass Whitechapel die nächsten Pixel-Smartphones von Google antreiben würde.[12]

Offiziell vorgestellt wurde der Chip im August 2021 als Teil der Verkündung des Pixel 6 und Pixel 6 Pro.[13] Somit sind diese Geräte die ersten Pixel-Smartphones, die nicht mehr auf die von Qualcomm entwickelten Snapdragon-Prozessoren setzen.[14] Trotz Vermarktung als neu designter Chip baut der erste Tensor auf den von Samsung entwickelten Exynos-Chips auf, welche diesen auch für Google anfertigen.[15][16]

Im Oktober 2022 wurde, während der Vorstellung des Google Pixel 7 und Pixel 7 Pro, der dazugehörige Prozessor vorgestellt.[17] Google Tensor G2 ist der Nachfolger, welcher sich jedoch kaum vom Vorgänger unterscheidet. Nennenswerte Änderungen umfassen eine höhere Taktung, eine neuere GPU sowie ein neueres Exynos-Modem.

Am 4. Oktober 2023 stellte Google gemeinsam mit den Pixel 8 Geräten den neuen Tensor G3 vor.[4][18]

Design Bearbeiten

Der Name Tensor bezieht sich auf die Technologie TensorFlow sowie auf die von Google entwickelten Tensor Processing Units. Der Chip wird vom Google Silicon-Team entwickelt, das in der Hardwareabteilung des Unternehmens unter der Leitung von Vice President und General Manager Phil Carmack zusammen mit Senior Director Monika Gupta in Zusammenarbeit mit der Forschungsabteilung des Unternehmens arbeitet.[19][20]

Die Tensor-Chip-Architektur wurde als unübliche Octa-Core-Anordnung bezeichnet, die zwei große Kerne, zwei mittlere Kerne und vier kleine Kerne verwendet.[21] Herkömmliche Octa-Core-SoCs verwenden einen großen, drei mittlere und vier kleine Kerne, um Single-Thread-Arbeitslasten zu optimieren.[19] Laut Carmack soll die Tensor-Architektur stattdessen bei mittleren Arbeitslasten, wie zum Beispiel bei der Liveansicht der Kamera, effizient arbeiten. Anstelle von drei mittleren Kernen, die auf Höchstfrequenz laufen, lässt der Tensor seine zwei großen Kerne auf mittlerer Frequenz arbeiten.[19]

Osterloh erklärte, dass die Leistung von Tensor mit Benchmarks schwer zu veranschaulichen ist, sondern stattdessen durch die Fähigkeiten charakterisiert werden sollte, die der Prozessor ermöglicht. Als Beispiel nennt er die Spracherkennung: „[Tensor] macht Dinge möglich, die vorher nicht möglich waren. [...] Die Spracherkennung ist nicht von dieser Welt. Wir haben viele technische Anstrengungen unternommen, um unsere Qualitätsmodelle für Rechenzentren zu verschieben und sie mithilfe der [edge]TPU auf dem Gerät auszuführen. [...] Und was rauskommt, ist etwas, dass 200 Wörter pro Minute erkennen kann.“[5]

Mit Tensor G3 hat Google die Anordnung der Kerne abermals auf eine unübliche Nona-Core-Anordnung geändert. Ein großer Kern, vier mittlere Kerne sowie vier kleine Kerne mit höheren Taktungen als bei beiden Vorgängern.[22]

Versionen Bearbeiten

Zurzeit gibt es drei Versionen des Google Tensors. Verbaut sind diese in allen Google Smartphones und Tablets ab 2021.

Name Herstellungs-prozess ISA Multi-Kern-Konfiguration CPU (Primär) CPU (Sekundär) GPU LTE-Modem RAM ISP Jahr Geräte
Google Tensor 5nm LPE[16] ARMv8.2-A Octa-Core (2+2)+4[19] Cortex®-X1 2.80GHz Dual Cortex®-A76 2.25GHz Dual +

Cortex®-A55 1.80GHz Quad

Mali™-G78 MP20[6] Exynos 5123[16] LPDDR5[16] edgeTPU[16] 2021 Pixel 6 / Pixel 6 Pro / Pixel 6a
Google Tensor G2 5nm[23][24] ARMv8.2-A[25] Octa-Core (2+2)+4[26] Cortex®-X1 2.85GHz Dual Cortex®-A78 2.35GHz Dual +

Cortex®-A55 1.80GHz Quad

Mali™-G710 MP7[26] Exynos 5300[27] LPDDR5[26] edgeTPU[28] 2022 Pixel 7 / Pixel 7 Pro / Pixel 7a / Pixel Tablet / Pixel Fold
Google Tensor G3 4nm ARMv8.2-A Nona-Core (1+4+4) Cortex®-X3 2.91GHz Cortex®-A715 2.37GHz Quad +

Cortex®-A510 1.70GHz Quad

Mali™-G715 Exynos 5300 (überarbeitet)[29] LPDDR5X edgeTPU 2023 Pixel 8 / Pixel 8 Pro

Eigenschaften Bearbeiten

Google Tensor Bearbeiten

Google hat für den neuen Prozessor eigens die namensgebende edgeTPU entwickelt. Ein Chip, welcher Anwendungen rund um maschinelles Lernen beschleunigt. Im Vergleich zu anderen modernen SoCs, wie dem Snapdragon 888 oder dem Apple A15 Bionic, konnte der Google Tensor bei ML-Aufgaben bis zu viermal so gut abschneiden.[15]

Beim Aufnehmen von Fotos verwendet das Smartphone beide Kameras, um sicherzustellen, dass Gesichter nicht verschwommen aufgenommen werden.[30] Außerdem werden durch Real Tone verschiedene Hautfarben akkurater dargestellt, Nachtaufnahmen werden schneller ausgeführt und der magische Radierer ermöglicht es, Dinge aus einem Bild nachträglich zu entfernen.[31]

Des Weiteren ermöglicht die erste Generation des Tensors aufgenommene Stimmen nicht nur in Echtzeit zu transkribieren, sondern auch mehrere Stimmen voneinander zu unterscheiden.[32][33] Texte lassen sich nativ in Anwendungen in verschiedene Sprachen übersetzen.

Google Tensor G2 Bearbeiten

Die im Vorgänger eingeführte edgeTPU arbeitet nun 20 % effizienter und ist bis zu 60 % stärker. Dabei wird der Prozessor nicht so heiß wie sein Vorläufer.[34]

Eines der neuen Features des Tensor G2 ist es beim Aufnehmen von Videos eine künstliche Schärfentiefe zu erzeugen.[34] Ebenso wird auf den Pixel 7 Geräten das neue Feature Scharfzeichnen in Google Fotos eingebunden, welches es ermöglicht Gesichter auf bereits aufgenommenen Fotos nachträglich mithilfe des weiterentwickelten Tensors G2 zu schärfen.[35]

Google Tensor G3 Bearbeiten

Der neue Prozessor ermöglicht eine Vielzahl neuer Funktionen im Foto-, Video-, KI- und ML-Bereich.[36] Das komplexeste KI-Modell auf dem Prozessor ist, laut Google, 150 Mal komplexer als es noch im Vorgänger der Fall war.

Vom neuen Chip profitiert bspw. die Spracherkennung, welche nun verschiedene Sprechgeschwindigkeiten sowie Unterbrechungen differenzieren kann; außerdem können Webseiten nun auf dem Gerät vorgelesen und übersetzt werden. Die Qualität der Spracherkennung sei nun auf demselben Level wie die der eigenen Google-Server.

Neue Features sind unter anderem Beste Aufnahme, womit sich Gesichter von Menschen austauschen lassen, sofern mehrere Fotos hintereinander aufgenommen wurden. Auch der Magische Editor ist nun verfügbar. Mit diesem lassen sich Dinge in Bildern bewegen, skalieren und farblich anpassen. Ebenfalls durch den neuen Prozessor ermöglicht worden, ist der Magische Audio-Radierer, welcher verschiedene Geräusche aus Videos entfernen kann.

Das Feature Real Tone wird nun (bisher nur für Fotos verfügbar) auch in Videos angewandt.[37]

Erstmal unterscheidet Google auch zwischen den Software-Features der Standard-Pixel-Version und der Pro-Version.[38] Auf dem Google Pixel 8 Pro werden nämlich noch Nachtsichtvideo, ein verbesserter Magischer Radierer, als auch eine Funktion, welche es ermöglicht Bilder mit KI-Upscaling zu vergrößern, angeboten.

Rezeption Bearbeiten

Google Tensor Bearbeiten

Die erste Generation des Tensors wurde weitgehend positiv aufgenommen. Jordan Palmer von Tom’s Guide lobt die verbesserten Videoaufnahmen sowie die KI-Features beim Pixel 6.[39] Gleiches loben Marques Brownlee sowie Julian Chokkattu von Wired.[40][41] Lily Hay Newman hebt die Sicherheitsfähigkeiten des Chips als einen der stärksten Verkaufspunkte hervor.[42] Jacon Krol von CNN unterstreicht die flüssige und schnelle Performance.[43]

Jimmy Westenberg von Android Authority’s kritisiert die hohen Temperaturen sowie die schwierige Einschätzung der Langlebigkeit des Chips, trotz guter KI-Leistung.[44] Ryne Hager von Android Police ist mit der Leistung des Chips zufrieden, kritisiert allerdings, dass Google nicht noch länger Updates biete in Anbetracht der Tatsache, dass nun keine Qualcomm-Chips mehr verbaut würden.[45] TechRadar-Autor James Peckham hebt den Tensor als entscheidendes Feature hervor. David Lumb beschreibt die Performance als „stark, aber nicht Spitze“.[46][47]

Google Tensor G2 Bearbeiten

iKnowReview lobt die erneut flüssige Performance, Verbesserungen beim Fotografieren sowie die geringere Hitzeentwicklung.[48][49] Marques Brownlee sieht die deutlich schnellere KI-Performance sowie die gesteigerte Effizienz positiv.[50]

Robert Triggs kritisiert die GPU des Tensors, welche in manchen Szenarien gar schlechter als der Vorgänger ist.[51]

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Monika Gupta: Google Tensor - der erste Prozessor von Google. In: Google Blog. 19. Oktober 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (deutsch).
  2. ↑ Klaus Hinum: Google Tensor Prozessor - Benchmarks und Specs. Abgerufen am 21. Februar 2023.
  3. ↑ Maggie Tillman: What is Google Tensor G2, what can it do, and which devices does it power? 2. August 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  4. ↑ a b Maksim Panasovskyi: Google Pixel 8 - Neun-Kern Tensor G3 Chip, 50MP Kamera mit OIS, 120Hz Display und Android 14 ab $699. In: GaGadget. 4. Oktober 2023, abgerufen am 4. Oktober 2023.
  5. ↑ a b Dieter Bohn: Sundar Pichai and Rick Osterloh think the Pixel 6 is Google’s breakout phone. 19. Oktober 2021, abgerufen am 26. Februar 2023 (englisch).
  6. ↑ a b Shara Tibken: Google built an AI chip to make the Pixel 6 smarter and last longer. Abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  7. ↑ Vlad Savov: Google's first mobile chip is an image processor hidden in the Pixel 2. In: TheVerge. 17. Oktober 2017, abgerufen am 14. März 2023 (amerikanisches Englisch).
  8. ↑ a b Robert Triggs: What is the Google Pixel 4's Neural Core? In: AndroidAuthority. 25. Oktober 2019, abgerufen am 14. März 2023 (englisch).
  9. ↑ Robert Triggs: Pixel Visual Core: A closer look at Google's hidden chip. In: AndroidAuthority. 16. Oktober 2018, abgerufen am 14. März 2023 (englisch).
  10. ↑ a b Ina Fried: Google readies its own chip for future Pixels and Chromebooks. 14. April 2020, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  11. ↑ Hugh Langley: CEO Sundar Pichai says some of Google's 'deeper investments' in hardware will be revealed next year. Here's what they might be. Abgerufen am 21. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  12. ↑ Kyle Bradshaw: Exclusive: Pixel 6 will be powered by new Google-made ‘Whitechapel’ chip. In: 9To5Google. 2. April 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  13. ↑ Dieter Bohn: This is the Pixel 6, Google’s take on an ‘ultra high end’ phone. 2. August 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  14. ↑ Richard Nieva: Google's Pixel 6 phones are coming with a chip designed in-house. In: Cnet. 2. August 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  15. ↑ a b Ben Schoon: Google Tensor deep dive shows the Pixel 6 chip's Exynos roots, 'beastly' but hindered GPU, more. In: 9To5Google. 3. November 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  16. ↑ a b c d e Andrei Frumusanu: Google's Tensor inside of Pixel 6, Pixel 6 Pro: A Look into Performance & Efficiency. Abgerufen am 21. Februar 2023.
  17. ↑ Made by Google: Made by Google '22. In: YouTube. 6. Oktober 2022, abgerufen am 3. Juli 2023 (englisch).
  18. ↑ #MadeByGoogle ‘23: Keynote. In: YouTube. Abgerufen am 4. Oktober 2023 (amerikanisches Englisch).
  19. ↑ a b c d Ron Amadeo: The “Google Silicon” team gives us a tour of the Pixel 6’s Tensor SoC. 19. Oktober 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  20. ↑ Shara Tibken: Google built an AI chip to make the Pixel 6 smarter and last longer. In: Cnet. 25. Oktober 2021, abgerufen am 14. März 2023 (englisch).
  21. ↑ Mishaal Rahman: Exclusive: Here are the likely specs of the Google Tensor chip in the Pixel 6. In: XDA Developers. 15. September 2021, abgerufen am 14. März 2023 (englisch).
  22. ↑ Google Pixel 8 Pro. In: Geekbench. 2. Oktober 2023, abgerufen am 4. Oktober 2023 (englisch).
  23. ↑ Damien Wilde: Tensor G2 confirmed as 5nm processor, not 4nm as expected. In: 9To5Google. 11. Oktober 2022, abgerufen am 21. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  24. ↑ Google Tensor G2 is a 5nm chip, despite what the internet might say. 10. Oktober 2022, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  25. ↑ Marco Lancaster: Google Tensor G2 is surprisingly disappointing with 2018's specs. In: GizChina. 20. September 2022, abgerufen am 27. August 2023 (amerikanisches Englisch).
  26. ↑ a b c Thomas Claburn: Google reveals Pixel 7 phones with 1.7 Stadias of security fixes promised. 6. Oktober 2022, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  27. ↑ Kyle Bradshaw: First details of Pixel 7 and Pixel 7 Pro come roaring out: 2nd-gen Tensor, new Samsung modem. In: 9To5Google. 18. Februar 2022, abgerufen am 21. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  28. ↑ Adam Conway: Google Tensor G2 on the Pixel 7 series picks up where the original Tensor left off. In: XDA Developers. 6. Oktober 2022, abgerufen am 26. Februar 2023 (englisch).
  29. ↑ SamMobile, Asif Iqbal Shaik: Tensor G3 leaked specs shine some light on Exynos 2400 chip. In: SamMobile. 5. Juni 2023, abgerufen am 9. Oktober 2023 (amerikanisches Englisch).
  30. ↑ Harish Jonnalagadda published: How does the Face Unblur feature work on the Google Pixel? 9. November 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  31. ↑ How Google Tensor Helps Google Pixel Phones Do More. Abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  32. ↑ Manuel Vonau: Google's new Tensor chip makes voice typing on the Pixel 6 faster than any other phone. 19. Oktober 2021, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  33. ↑ Verschiedene Sprecher in einer Audioaufzeichnung erkennen | Dokumentation zu Cloud Speech-to-Text. Abgerufen am 21. Februar 2023.
  34. ↑ a b Adam Conway: What is the Tensor G2 SoC on the Google Pixel 7 series? How is it different from the Tensor G1? In: XDA Developers. 18. Oktober 2022, abgerufen am 8. März 2023 (englisch).
  35. ↑ Michael L. Hicks last updated: Which phones can utilize Google Photos Photo Unblur feature? 23. Oktober 2022, abgerufen am 21. Februar 2023 (englisch).
  36. ↑ Monika Gupta: Google Tensor G3: The new chip that gives your Pixel an AI upgrade. 4. Oktober 2023, abgerufen am 9. Oktober 2023 (amerikanisches Englisch).
  37. ↑ Isaac Reynolds: A closer look at the upgraded camera on Pixel 8 and Pixel 8 Pro. 4. Oktober 2023, abgerufen am 9. Oktober 2023 (amerikanisches Englisch).
  38. ↑ Compare Pixel Phones and Specs. In: Google Store. Abgerufen am 9. Oktober 2023.
  39. ↑ Jordan Palmer last updated: Google Pixel 6 Pro review. 3. August 2022, abgerufen am 27. Februar 2023 (englisch).
  40. ↑ Pixel 6/6 Pro Review: Almost Incredible! Abgerufen am 27. Februar 2023 (deutsch).
  41. ↑ Condé Nast: Google’s $599 Pixel 6 Raises the Bar for All Smartphones. Abgerufen am 27. Februar 2023 (amerikanisches Englisch).
  42. ↑ Lily Hay Newman: The Pixel 6 Tensor Chip’s Best Upgrade Isn’t Speed. It’s Security. In: Wired. ISSN 1059-1028 (wired.com [abgerufen am 27. Februar 2023]).
  43. ↑ Jacob Krol: Google Pixel 6 & Pixel 6 Pro review: The best Android phones you can buy. 27. Oktober 2021, abgerufen am 27. Februar 2023 (englisch).
  44. ↑ Google Pixel 6 review: Still worth every penny. 28. November 2022, abgerufen am 27. Februar 2023 (englisch).
  45. ↑ Ryne Hager: Google Pixel 6 Pro review: Fake it till you make it. 25. Oktober 2021, abgerufen am 27. Februar 2023 (englisch).
  46. ↑ James Peckham last updated: Google Pixel 6 Pro review. 5. November 2021, abgerufen am 27. Februar 2023 (englisch).
  47. ↑ David Lumb last updated: Google Pixel 6 review. 5. November 2021, abgerufen am 27. Februar 2023 (englisch).
  48. ↑ Gefahr für Apple? Google Pixel 7 Pro (review). Abgerufen am 27. Februar 2023 (deutsch).
  49. ↑ Google Pixel 7 - Es ist SOOOO gut! (review). Abgerufen am 27. Februar 2023 (deutsch).
  50. ↑ Google Pixel 7/Pro Review: Hard Problems? Software Answers! Abgerufen am 27. Februar 2023 (deutsch).
  51. ↑ Robert Triggs: Google Tensor G2 chip: Everything you need to know. In: AndroidAuthority. 26. Februar 2023, abgerufen am 27. Februar 2023 (englisch).
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