Arm stellt Plattform für Smartphones mit KI und Frame-Generation vor
Arm hat CSS for Mobile 2 vorgestellt – eine neue Plattform für Flaggschiff-Mobilchipsets, die Prozessorkerne C2-Ultra und C2-Pro, GPU Mali G2-Ultra NX, den System-Interconnect SI L2 sowie Software und Entwicklungstools vereint.
Der Hauptfokus liegt auf lokaler KI und der neuronalen Bildverarbeitung, die eine Verbesserung von Bildqualität und Bildwiederholrate ohne vergleichbaren Anstieg der Rechenlast ermöglicht.
Neue Grafik
Der Mali G2-Ultra NX ist der Flaggschiff-GPU von Arm und laut Unternehmensangabe der erste AI-native-Grafikprozessor der Mali-Familie. Die neuronalen Beschleuniger sind direkt in die Shader-Kerne integriert, sodass die KI-Bearbeitung Teil des Grafikpipelines wird.
Arm beschränkte sich dabei nicht auf die Ergänzung neuronaler Blöcke. In GPU wurde die Ausführungseinheit überarbeitet – das Unternehmen bezeichnet dies als die größte Änderung der Architektur des Befehlssatzes Mali seit sieben Generationen. Pro Warp stehen nun bis zu doppelt so viele Register zur Verfügung, was komplexen Shadern mehr Ressourcen für die Ausführung bietet.
Laut Arm-Tests zeigt die Mali G2-Ultra NX in Benchmarks eine bis zu 24 % höhere Leistung im Vergleich zur vorherigen Generation. In Spielen ohne Nutzung neuronaler Netze beträgt der Zuwachs 14 %.
Aufnahmen aus der KI
Die Hauptfunktion des neuen GPU wird bei der Verwendung neuronaler Algorithmen deutlich. Arm hat drei Technologien für verschiedene Phasen der Bildgenerierung entwickelt. Neural Super Sampling (NSS) rekonstruiert ein hochauflösendes Bild aus einem ursprünglichen Frame mit geringerer Auflösung. Neural Frame Rate Upscaling (NFRU) erzeugt Zwischenframes und erhöht so die Gesamtbildwiederholrate. Neural Super Sampling and Denoising (NSSD) kombiniert neuronales Skalieren und Rauschunterdrückung in Szenen mit Raytracing.
In der Demo-Spiel Neural Dawn ermöglichte die gleichzeitige Nutzung von NFRU und NSSD eine Steigerung der Effizienz um das Vierfache im Vergleich zum nativen Rendering. Der Datenaustausch mit dem externen Speicher wurde dabei um 70 % reduziert.
Einer der Anwendungsfälle von NFRU ist die Umwandlung des Renderings von 30 Bildern pro Sekunde in 60 Bilder pro Sekunde durch Generierung von Zwischenbildern. Arm betrachtet die Technologie zudem als einen Weg, um in mobilen Spielen näher an 120 Bilder pro Sekunde heranzukommen, ohne jeden Frame traditionell berechnen zu müssen.
Raytracing
Die Möglichkeiten von GPU wurden auch im Bereich der Hardware-Raytracing erweitert. Der Mali G2-Ultra NX verfügt über eine Ray Tracing Unit der dritten Generation und hardwareseitige Unterstützung für Opacity Micromaps. Diese Technologie dient der effizienteren Verarbeitung komplexer transparenter Geometrien, beispielsweise Laub, Stoffe und mehrschichtige Oberflächen.
In einem Test erhöhte Arm mit Opacity Micromaps die Bildwiederholrate um 30 % und reduzierte die Rechenlast der Strahlverfolgung auf 70 %. Die neue Architektur GPU verringert zudem den DRAM-Zugriff in Strahlverfolgungstests um bis zu 13 %.
Schnellerer lokaler KI
CSS for Mobile 2 umfasst nicht nur den neuen GPU. Der CPU-Cluster enthält C2-Ultra und C2-Pro: Ersterer ist für maximale Einzelthread-Leistung ausgelegt, letzterer für ein Gleichgewicht aus Geschwindigkeit und Effizienz. Im Vergleich zur vorherigen Generation gibt Arm einen Anstieg der Einzelthread-Leistung um bis zu 15 % und der Mehrthread-Leistung um bis zu 12 % an. Das Unternehmen verweist zudem auf eine um 15 % schnellere Webnutzung und eine Verkürzung der App-Startzeit um 12 %.
Für lokale KI-Aufgaben wurden die Fähigkeiten von SME2 erweitert. In der Flaggschiff-Referenzkonfiguration werden zwei C2-Ultra, sechs C2-Pro und zwei SME2-Blöcke verwendet. Im Vergleich zur vorherigen Generation hat sich die Anzahl der SME2-Blöcke verdoppelt.
In Tests erreichte ein solcher CPU-Cluster bei ausgewählten KI-Modellen eine bis zu 1,7-mal höhere Leistung. In einem vollständigen Szenario mit Spracherkennung, Informationssuche, Schlussfolgerungen, App-Starts und Web-Surfing war das C2-Ultra mit zwei SME2-Blöcken 24 % schneller als das System der vorherigen Generation.
Erste Geräte
CSS for Mobile 2 richtet sich an Hersteller mobiler SoC und umfasst nicht nur Rechenkerne, sondern auch den System-Interconnect SI L2, Software sowie Entwicklerwerkzeuge. Die Plattform koordiniert die Arbeit von CPU, GPU und weiteren Recheneinheiten; ihre einzelnen Komponenten können Hersteller unabhängig voneinander nutzen oder mit eigenen Entwicklungen kombinieren.
Das erste Seriengerät mit der neuen Grafikarchitektur ist das Xiaomi 18 Fold, das in China mit dem proprietären Xring O3-Chip und GPU Mali G2-Ultra NX vorgestellt wurde. Dieselbe Plattform kommt auch im Tablet Xiaomi Pad 9 Pro Max zum Einsatz. Eine breitere Verbreitung von Mali G2-Ultra NX in Smartphones und Geräten mit großen Bildschirmen wird für das Jahr 2027 erwartet.
