Handy-Prozessoren: Snapdragon, Exynos, Helio, Kirin & Co – ein Ratgeber

In jedem Smartphone steckt eins von Ihnen: Ein System-on-a-Chip. Dieses beherbergt Prozessoren für bestimmte Schlüsselfunktionen eines mobilen Endgerätes. Neben der CPU, mit derzeit standardmäßig acht einzelnen Kernen und der GPU, die dafür verantwortlich ist, was Du auf Deinem Bildschirm schlussendlich siehst, gibt es Prozessoren für Bild- und Tonverarbeitung und ein Modem, das sämtliche Funkverbindungen zur Außenwelt ermöglicht. Es kommt auch immer öfter eine NPU oder APU zum Einsatz, die Machine-Learning-Algorithmen auf Smartphones bringt, um „K.I.“-Features wie die Erkennung des Inhalts eines Fotos zu ermöglichen. Was das alles ist, klären wir hier!

Prozessor-Hersteller und ihre Designer, Lizenzgeber und Lizenznehmer – was manchmal auch das Selbe ist – werben für sich auf dem Markt der „SoCs“. Wer macht was und wer ist gerade ‚King of the Hill‘? Was bedeutet big.LITTLE? Stimmt es, dass in ein und demselben Handymodell unterschiedliche Prozessoren stecken können (was sich im Alltag bemerkbar macht)?

Wir haben uns das alles angesehen und zeigen Dir, was gerade in aktuellen Smartphones steckt.

Warum solltest Du Dich für den Prozessor in Deinem Handy interessieren?

Diese Frage steht hier am Anfang aller Überlegungen, denn Du kaufst ja ein Smartphone, also ein fertiges Gesamtprodukt, und keinen einzelnen Chip. Nun, das SoC ist im wahrsten Sinne des Wortes die Schaltzentrale – das Herz und Hirn – in Deinem Smartphone oder Tablet. Seine Features bestimmen, welche anderen Komponenten ein Hersteller überhaupt nutzen und im Gerät verbauen kann und steckt damit ab, wie Deine Nutzererfahrung sein wird.

Die Designentscheidungen des Chipentwicklers haben einen direkten Einfluss auf Akkulaufzeit, Leistung und sogar die Fähigkeiten der Kamerasysteme. Natürlich ist hier auch der Kamerasensor und das Objektiv wichtig, aber um z.B. das heiße Thema „computational Photography“ (Fotografie, bei der Berechnungen das fertige Bild erschaffen) in die Tat umzusetzen, benötigt ein Endgerät neben einem (oder besser: mehreren) Bildverarbeitungsprozessor(en) eben auch einen Prozessor, der auf neurale Netze bzw. Machine-Learning-Algorithmen spezialisiert ist. Das folgende Beispiel erklärt dies ganz deutlich.

Das perfekte Handy-Foto dank künstlicher Intelligenz

Je nachdem, wie fortschrittlich so eine „Neural Processing Unit“ (NPU) oder „A.I. Processing Unit“ (APU) ist, desto besser gelingen mit einem damit ausgestatteten Smartphone z.B. Nachtaufnahmen oder eine perfekte Tiefenschärfe bei Selfies/Portraits. Mit normalen Methoden der Fotografie sind diese vergleichsweise aufwändig bzw. kostspieliger herzustellen. Und für die miniaturisierten Kameramodule in Smartphones war das für lange Zeit sogar unmöglich.

Doch je „schlauer“ die Smartphones wurden, desto besser wurden auch die Ergebnisse der Kameras. Der Siegeszug der Kamera-Handys ist auch auf die darin werkelnde künstliche Intelligenz zurückzuführen.

Mobile Prozessoren vereinen ein ganzes System

Darüber hinaus sind das, was wir landläufig als Prozessoren bezeichnen, ganze Systeme auf einem Chip – „System-on-a-Chip“ – oder kurz: SoC. Wie Du am nächsten Schema vom Kirin 990 5G beispielhaft sehen kannst, vereint so ein SoC nicht nur die CPU – den „Prozessor“ mit seinen acht Kernen – auf einem Stück Silizium, sondern mehrere Koprozessoren für eine Vielzahl von Aufgaben. Neben GPU (für die Grafik zuständig) und NPU (für K.I.-Funktionen zuständig) sitzt z.B. auch das Modem für 2G/3G/4G/5G-Funkverbindungen zum Netzbetreiber mit auf dem Chip. Ebenso gibt es extra Prozessoren für die Bild- und Audioverarbeitung. Diese Hardwarebeschleunigung bestimmter häufig auftretender Prozesse auf einem Smartphone nimmt die Last von der CPU, deren Leistung dann für andere Dinge zur Verfügung steht. Die Verteilung, Anzahl und Integration dieser spezialisierten Prozessoren ist die Kernaufgabe von Chipdesign. Was ist überhaupt sinnvoll, auf der vorgegebenen Fläche integriert zu werden? Lieber 16 statt 12 Kerne für die GPU und dafür ein externes Modem? Es ist komplex.

Huawei Kirin 990 mit integriertem Modem

Ein grundlegendes Prinzip, nach dem heutzutage fast alle SoCs arbeiten, ist das sogenannte big.LITTLE-Prinzip. Dabei besteht ein Achtkernprozessor oft aus vier Hochleistungskernen (big) für wirklich anspruchsvolle, intensive Aufgaben und vier Weiteren mit höherer Energieeffizienz (LITTLE), die die Aufgaben im Hintergrund erledigen und deutlich weniger Strom benötigen. Diese zwei Gruppen von je vier Kernen haben dann auch oft unterschiedliche Taktraten, um ihrer zugewiesenen Aufgabe besser zu entsprechen. Tritt ein extremer Leistungshunger durch eine App auf, können alle acht Kerne zusammen arbeiten und das Maximum aus dem System holen. 2017 erweiterte ARM dieses Konzept und nannte es DynamIQ:

Dabei können die acht Kerne eines Octa-Core-SoC nun beliebig kombiniert werden, wenn sie aus den vier ARM Cortex-Designs A55, A75, A76 und A77 zusammengestellt werden. Auch wenn die klassische 4+4-Aufteilung noch überwiegt, spielen die aktuellen Designs mit den Möglichkeiten von DynamIQ. Der Qualcomm Snapdragon 670 im Google Pixel 3a kam z.B. mit zwei 2.0-GHz-CPUs (ARM Cortex-A75) und sechs 1.7-GHz-CPUs (ARM Cortex-A55). Der aktuelle Snapdragon 865/865+, der sich in so gut wie allen Flaggschiffen 2020 befindet, hat einen Kern mit 3.1 GHz, drei Kerne mit 2.42 GHz und 4 Kerne mit 1.8 GHz, also 1+3+4 statt 4+4.

Nachteile bestimmter Prozessoren

Doch nicht alles ist rosig: Im allerletzten Abschnitt dieses Ratgebers fassen wir für Dich zusammen, welche SoCs aus welchen Gründen problematisch sein können. Diese könnten Deine Erfahrung mit einem Endgerät schmälern. Das ist natürlich auch immer ein bisschen davon abhängig, wie man sein Smartphone oder Tablet nutzt und wie stark man sich mit einer Marke verbunden fühlt.

Grundsätzlich lässt sich aber schon sagen, dass die echten Unterschiede immer besonders bei den Top-Prozessoren und den mit ihnen verbundenen Top-Endgeräten zu Tage treten. Das ist aufgrund der inzwischen deutlich über 1.000 € (ohne Vertrag) aufgerufenen Preise auch nicht verwunderlich. Im hart umkämpften Mittelfeld nehmen sich alle nicht viel und hier überwiegen dann oft Vorlieben hinsichtlich des Gerätedesigns und/oder die künftige Softwareunterstützung durch den Hersteller den Kauf.

Samsung hat ein Problem

Samsung bekommt manchmal nicht genug Prozessoren aus der eigenen Halbleiterfabrik, um den Bedarf zu decken und kauft auch Snapdragon-Prozessoren bei Qualcomm ein. Dann geschieht es, dass verschiedene Märkte verschiedene Versionen ein und desselben Gerätes bekommen. So geschehen beim Galaxy S20 Ultra, Galaxy Note20/Ultra und zuletzt bei der Galaxy S20 Fan Edition. In den USA und China laufen die Smartphones mit Qualcomms Snapdragon 865+ und in Europa und Indien mit dem Samsung Exynos 990. Beim Galaxy S20 FE ist die unterschiedliche Bestückung hingegen sogar innerhalb Deutschlands wiederzufinden. Das Galaxy S20 FE mit LTE hat den Exynos 990 (2+2+4 DynamIQ-Aufteilung) und das Galaxy S20 FE mit 5G hat den Snapdragon 865 (1+3+4 DynamIQ-Aufteilung). Obwohl beide Chips das jeweilige Topmodell sind, gibt es eklatante Unterschiede, die nicht nur den Preis des Endgerätes beeinflussen. Seit Mai 2021 ist das Galaxy S20 FE mit LTE zudem in Deutschland alternativ auch mit dem Snapdragon 865 – ohne dem externen 5G-Modem – verfügbar.

Samsung Halbleiter ist bei den SoCs leider nicht auf Augenhöhe mit Qualcomm. Insbesondere der Akku läuft beim Exynos 990 schneller leer und bestimmte Spiele (z.B. Pokemon Go) waren auf dem S20 Ultra unspielbar, weil sie instabil liefen und oft abstürzten. Ein Geschwindigkeitstest zwischen SD865+ und Exnyos 990 auf je einem Note20 Ultra zeigt auch eine deutliche Niederlage des Exynos 990. Bei Alltagsaufgaben wird das alles nicht so ins Gewicht fallen, aber wenn man bedenkt, wie viel diese Topgeräte von Samsung kosten, ist die Frustration europäischer und indischer Fans durchaus verständlich, die sich mit einem weniger leistungsfähigen Produkt zufrieden geben zu müssen. In anderen Feldern, wie DRAM und NAND Flashspeicher sind sie hingegen führend.

Was unterscheidet mobile Prozessoren von bekannten Computer-Prozessoren?

Der grundlegende Unterschied zwischen x86-Prozessoren (CPUs z.B. von AMD und Intel) und ARM-Prozessoren liegt in der Mikroprozessor-Architektur und den mit ihr verbundenen Befehlssätzen. Das ist auch der Grund, warum ein Programm für den PC nicht einfach so auf einem Smartphone läuft und andersherum, sondern je eine separate Version benötigt wird.

Selbst wenn die Prozessoren zweier Hardware-Systeme das selbe Design haben, gibt es auf der Betriebssystem-Ebene zudem noch viele Unterschiede, die die gleichzeitige Entwicklung von Android- und iOS-App erschweren.

Können ARM-Prozessoren mithalten?

x86-Prozessoren liefern deutlich mehr Leistung als ARM-CPUs – zumindest war das mal der Ansatz. x86 benötigt aber im Vergleich viel mehr Energie. Inzwischen ist zudem so viel Entwicklung bei ARM selbst und auch bei seinen Lizenznehmern in die Architektur und Befehlssätze geflossen, dass die nächste Generation nicht mehr nur Smartphones und Tablets antreiben wird, sondern auch zumindest mobile Computer. Das iPad Pro 2018 schlug mit seinem Apple A12X z.B. das damalige Apple MacBook Pro 13″ mit Intels Core i7 im Leistungstest!

Technisch ist ARM eine sogenannte RISC- (Reduced Instruction Set Computing-)Architektur und x86 ist eine CISC- (Complex Instruction Set Computing-)Architektur. Das bedeutet, ARM ist eine einfachere Architektur, für die nur kleine Siliziumflächen benötigt werden, was zu vielen Energiesparoptionen führt.

ARM als Desktop-Prozessor zum Greifen nah

Ob Apples neue ARM-Chips auch Desktop-CPUs von Intel schlagen können, werden wir wohl 2021 erfahren, doch dazu mehr im Apple-Abschnitt. Microsoft hat mit dem Surface Pro x (inzwischen in zweiter Generation), seinem eigenen SQ1- & SQ2-Chip von Qualcomm und dem Galaxy Book S von Samsung hier schon Erfahrungen sammeln können. Sie lösen die Inkompatibilitätsprobleme durch den Architekturunterschied derzeit durch eine Emulationsschicht auf ihrem „Windows 10 für ARM“, die momentan allerdings nur für 32-bit-Programme zur Verfügung steht. Selbst wenn künftig 64-bit-x86-Programme auf einem ARM-Gerät mit Windows laufen sollten, wäre es natürlich besser, es würde nativ für die Plattform entwickelte Versionen der Apps geben. Doch damit ist Microsoft schon einmal beim Surface RT mit Windows RT (10.2012 bis 02.2015) gescheitert, das auch auf ARM-Prozessoren setzte.

Welche SoCs gibt es?

Einleitende Worte – was sollen Dir die Tabellen sagen?

Die folgenden Tabellen wurden größtenteils aus Wikipedia-Einträgen und Produktseiten der Hersteller destilliert. Das Jahr gibt an, wann ein SoC für Smartphone-Hersteller zum Verbauen in Endgeräte zur Verfügung stand. Zwischen einer Ankündigung, der Verfügbarkeit eines Chips in ausreichender Stückzahl und dem Marktstart eines Endgerätes mit einem Chip, vergeht einfach etwas Zeit.

Abkürzungen: Bluetooth – „BT“, 4G LTE – „LTE“ und Quick Charge – „QC“

Die Spalten mit den Vor- und Nachteilen sind nach einer redaktionellen Entscheidung aufgefüllt worden. So stufen wir 32-bit-CPUs grundsätzlich nachteilig ein und entschieden uns bei der Taktrate dazu, alles unter 2.0 GHz ebenfalls als Nachteil aufzuführen. Bietet ein SoC nur USB 2.0, Bluetooth unter v5.0 und Wi-Fi ohne zweites Band (nur 2,4 GHz), so empfinden wir dies als nicht mehr zeitgemäß und nicht als Vorteil. So geht es weiter mit Displays, die mindestens FullHD-Auflösung haben sollten. Bei den neuesten Chips gehen uns tatsächlich die Nachteile aus, da sie das aktuell Machbare in sich vereinen. Ab 2020 gibt es vermehrt 5G entweder integriert oder als separates Modem gepaart zum SoC – entsprechend geschieht der Eintrag.

Qualcomm Snapdragon

Die wohl bekanntesten und am weitesten verbreiteten ARM-SoCs dürften die von Qualcomm sein. Unter dem Namen Snapdragon 1 kam im Dezember 2007 der erste auf ARM basierende Chip mit 1 GHz und einem ganzen Kern auf den Markt.

Qualcomm unterteilt seine Baureihen in 200er-Schritten, wobei die 700er-Baureihe eine Ausnahme bildet. Das bedeutet, es gibt die Snapdragon-Serien 200, 400, 600, 700 und 800, wobei die Leistungsfähigkeit mit der Nummer steigt.

Geräte mit Chips der „Snapdragon 200“-Baureihe sind am untersten Ende angesiedelt. Die Aktuellsten – Qualcomm 205 & 215 – sind für Geräte mit Android Go Edition bzw. Feature-Phones gedacht und man entfernte auch den Markennamen „Snapdragon“ aus dem Produkt. Den sieht man dann doch wohl lieber nur bei Chips mit mehr Leistung. Die Prozessoren sind in den Tabellen nach ihrer Verfügbarkeit sortiert (Quellen: Wikipedia #1 & #2, sowie die jeweilige Qualcomm-Produktseite, die über einen Klick auf den Namen erreicht werden kann).

Einsteigergeräte bekommen SoCs aus der „Snapdragon 400“-Baureihe. Der aktuellste Chip der Baureihe ist mit der Nachfolgernomenklatur versehen: es ist der Qualcomm Snapdragon 4 Gen 2, der in der 5G-Variante des Xiaomi Redmi 12 sein Debüt feierte.

Die Baureihe „Snapdragon 600“ brachte mit dem Snapdragon 615 2014 Qualcomms ersten Octa-Core hervor und während der Snapdragon 600 noch als High-End-SoC galt, wie die SoCs der 800er-Reihe, waren alle Folgenden für Mittelklasse-Smartphones gedacht. Wenig überraschend gibt es in dieser Sparte – mit 18 Varianten seit 2015 – die höchste Anzahl von Prozessoren. 2023 wurde auch hier die Namensgebung mit dem Snapdragon 6 Gen 1 umgewandelt.

Die jüngste Baureihe von Qualcomm ist „Snapdragon 700“. Gestartet wurde sie zum MWC 2018 in Barcelona. Sie ist für Geräte der gehobenen Mittelklasse gedacht. Für SoC der 700er-Reihe werden nun Features verfügbar, die vorher der Oberklasse mit „Snapdragon 800“-SoCs vorbehalten waren. Das betrifft K.I.-Funktionen, Kamera-Funktionen, gesteigerte Energieeffizenz und QuickCharge 4+, sowie schnelles LTE (ab Cat 13/15) und Bluetooth ab v5.0. Snapdragon 765 und 765G sind die ersten Qualcomm-SoCs mit integriertem 5G-Modem. Zuletzt wurde der Snapdragon 7+ Gen 3 in 2024 vorgestellt.

Schlussendlich ist da noch die Serie „Snapdragon 800“. Das sind die Chips für die teuersten und am weitesten entwickelten Smartphones auf der Welt. Zuletzt wurde sie durch den Snapdragon 8s Gen 3, der am 18. März 2024 vorgestellt wurde..

Qualcomm Snapdragon 8s Gen 3 mit integriertem X70 5G-Modem (Bild: Qualcomm)

Samsung Exynos

Der Exynos von Samsungs Halbleiter-Tochterunternehmen hat derzeit kein gutes Image, für das Samsung allerdings größtenteils selbst verantwortlich ist. Da sie immer wieder – sonst identische Geräte – mit zwei unterschiedlichen Prozessoren ausstatten und verkaufen, machen sie den Exynos direkt mit der Konkurrenz vergleichbar. Kürzlich traf das – wie schon eingangs bemerkt – das Galaxy Note 20 und Galaxy Note 20 Ultra 5G. In den USA bekommt es den Qualcomm Snapdragon 865 und im Rest der Welt den eigenen Exynos 990. Dieser ist deutlich leistungsschwächer als sein amerikanischer Gegenpart und es steht zur Debatte, ob Samsung die zwei Geräte bei diesem Unterschied überhaupt gleich nennen sollte.

JerryRigEverything hat den direkten Vergleich über acht Benchmark-Durchläufe gemacht und der Snapdragon war fast 16% besser als der Exynos und hat dabei noch weniger Strom verbraucht. Die unterschiedlichen Kühlsysteme (Kupfer-Dampfkammer vs. Graphit-Pad) führten zu keinem Leistungsunterschied.

Trotzdem landen beide Geräte der Galaxy Note20-Serie mit Exynos-SoC noch in den Top 10 der leistunsgfähigsten Android-Smartphones im August 2020.

Bei der Samsung Galaxy S20 Fan Edition ist es nun sogar soweit, dass wir innerhalb von Deutschland zwei Versionen des Smartphones bekommen können. Ohne 5G sitzt im Inneren ein Exynos 990 oder – seit Mai 2021 – Snapdragon 865 und mit 5G sitzt ebenfalls ein Snapdragon 865. Damit Du einen Grund hast, zu der Version mit dem Exynos-Chip zu greifen, gibt es extra eine Option auf mehr Speicher (8 statt 6 GB RAM und 256 statt 128 GB ROM) und die 5G-Version ist natürlich trotzdem die Teuerste:

Angefangen hat es mit dem Namen Exynos beim Samsung Galaxy S, für das Samsung einen Chip aus dem eigenen Halbleiterwerk wollte. So wurde 2010 das jetzt als Exynos 3 Single bekannte SoC mit einer ARM Cortex-A8 CPU aus der Taufe gehoben. Damals hieß der Chip noch „Hummingbird“. Gefertigt wurde er in 45-nm-Technik. Die Halbleitertechnik ist in nur 10 Jahren unglaublich weit gekommen – inzwischen werden die High-End-Prozessoren in 7- oder gar 5-nm-Technik gefertigt. Die Dichte der Transistoren und damit ihre Anzahl auf der selben Grundfläche hat drastisch zugenommen und damit auch die Rechenpower eines solchen Chips. Der Exynos 3 Single hatte nur einen CPU-Kern – heutzutage sind es acht CPU-Kerne im Exynos 990 von 2020 und deutlich mehr integrierte Schaltkreise. Damals hätten diese nicht auch nur im entferntesten Platz gehabt, oder wären überhaupt nicht in ein mobiles System integriert worden. Allen voran sind da die „Neural Engines“ oder „K.I.-Prozessoren“ zu nennen, die Tensor- und Vektorberechnungen für Machine-Learning-Algorithmen durchführen.

Samsungs Bezeichnungsschema ist etwas wirr und teilt sich grob in SoCs für Einsteiger- und Mittelklasse-Smartphones und solche für High-End-Geräte, wobei die vier- oder dreistellige Bezifferung auch mit dem Herstellungsjahr wandert. Zum Jahreswechsel 2019/2020 wechselte man von vier auf drei Ziffern und obwohl es derzeit im Grunde drei Baureihen – Exynos 7, 8 & 9 gibt, verteilen sich die einzelnen SoCs auf alle Geräteklassen. Die folgenden Listen beachten alle Exynos-SoCs, die auf ARMv8 basieren und seit 2015 in Geräten verbaut werden. Das sind Exynos 7 und höher. Im Februar 2015 kamen drei Exynos 7 heraus, einer mit vier CPU-Kernen (7578) und zwei mit Acht (7580 & 7420). Dabei ist der 7420 mit seinen 2,1 GHz z.B. in der Familie rund ums Galaxy S6 und der 7580 mit seinen 1,6 GHz im Galaxy J7 oder der A-Serie von 2016 verbaut. (Quellen der folgenden zwei Tabellen: Wikipedia & jeweilige Samsung-Produktseite, wenn vorhanden)

Der älteste noch erhältliche Prozessor auf dieser Liste ist der Samsung Exynos 7872 aus dem ersten Quartal von 2018.

Die folgende Liste enthält die High-End Exynos-SoCs ab 2015.

Interessant ist, dass es im Lager der Exynos-SoCs für Einsteiger- und Mittelklasse-Smartphones deutliche Erfolgsgeschichten gibt. Das spiegelt auch die hohe Anzahl der Geräte, in denen der jeweilige Chip steckt, wider. Bei den High-End-SoCs ist es hingegen so, dass Samsung jedes Jahr einen Exynos bereit hat, der dann in die Galaxy-S-Serie und Galaxy-Note-Serie zu wandern hat. Man sieht auch, dass sich die Kunden außerhalb der eigenen Smartphone-Sparte in Grenzen halten. Lediglich Meizu kauft gern bei Samsung ein und Vivo ganz vereinzelt die aktuelleren Chips mit integriertem 5G.

Mit dem Exynos 9810 im Galaxy S9 begann die Leistungslücke zwischen Geräten mit Exynos-SoCs und den selben Geräten mit Qualcomm-Chips aufzugehen. Die dort verbaute, dritte Generation der vier selbst designten Exynos-M3-Hochleistungskerne der Achtkern-CPU („Meerkat“), arbeitete mit sehr hohen Taktraten, zog entsprechend viel Strom und wurde sehr warm. Im Zusammenspiel mit Problemen bei der Software, die die Taktrate nach dem jeweiligen Bedarf des Smartphones regulieren soll (CPU Governor), verschärften sich die Leistungsprobleme bzw. die Verkürzung der Akkulebensdauer noch.

Inzwischen hat Samsung das eigene Design von CPUs wieder aufgegeben und das Silizium-Design-/Entwicklerteam in Austin, Texas aufgelöst. Künftig lizensiert man die Designs wieder bei ARM direkt. Das erste Produkt dieser neuen, engeren Zusammenarbeit ist der Exynos 2100 von Q1 2021, der zuerst in die Galaxy-S21-Serie verbaut wurde.

Samsung Exynos 2100 mit integriertem 5G-Modem aus 5-nm-Fertigung (Bild: Samsung Halbleiter)

Samsung gab bei der Vorstellung des Exynos 2100 außerdem an, mit AMD an einer neuen, leistungsfähigeren & mobilen GPU zu arbeiten, die vorraussichtlich die Mali-GPU von ARM noch bis Ende des Jahres in künftigen Exynos-SoCs ersetzen soll.

MediaTek Helio & Dimensity

MediaTek teilt seine Helio-SoCs in vier Kategorien ein, aus denen sich die Hersteller dann bedienen können. Helio G hat ein Featureset, das explizit auf Gaming abzielt. So kannst Du damit beispielsweise zu zwei WLAN-Bändern/-Routern gleichzeitig eine Verbindung aufbauen, um die Latenz zu minimieren. Helio A ist für günstige Geräte gedacht, die bei uns in Deutschland als Einsteiger gelten, oder hauptsächlich in Entwicklungsländern verkauft werden. Helio P wurde für Premiumgeräte mit sehr flachem Profil entwickelt und hat an vorderster Stelle die Energieeffizienz im Blick. Helio X schließlich wollte mit bis zu zehn Kernen extreme Leistung liefern. Das Problem der MediaTek-SoCs ist, dass sie – außer bei der Helio-G-Serie – maximal 8 GB RAM ansprechen können, während andere Hersteller 12 oder gar 16 GB verbauen können.

Die folgenden Tabellen (Quelle: Wikipedia & entsprechende Produktseite) enthalten alle Helio-SoCs auf ARMv8-Basis ab 2015 und Geräte, die sie antreiben. Den Anfang macht Helio A:

Helio P

Helio G

Ganz ähnlich wie bei Qualcomm die Snapdragon-700-Serie ist bei MediaTek die jüngste Serie „Helio G“ eingeteilt. Gaming sollte bei der G-Serie im Mittelpunkt stehen. Die beiden Modellreihen verbindet eine weitere Ähnlichkeit: Handy-Hersteller kaufen dann doch lieber die wahren Top-SoCs für ihre Gaming-Smartphones. Das Nubia Red Magic lite ist mitunter das einzige als Gaming-Smartphone gebrandete Gerät, das tatsächlich einen Snapdragon 765G hat. Bei MediaTek haben bisher überhaupt nur Realme und Xiaomi zugeschlagen und deren Endgeräte sind alle keine Gaming-Smartphones. Wenn ich bei meiner Recherche nicht etwas übersehen habe, wurde der Helio G90 tatsächlich nie in Masse gebaut, sondern ausschließlich der G90T mit höher getakteter GPU und besserer ISP-Leistung für mehr Megapixel.

Helio X

Die Helio-X-Serie kann wohl als eingestellt betrachtet werden, da der letzte Prozessor der Serie im Jahr 2017 auf den Markt kam. Außerdem hat die X-Serie in Europa/Deutschland nie eine echte Rolle gespielt. Alle Geräte die mit dem SoC auf den Markt kamen, waren fast ausschließlich für China. Einige davon waren/sind über Händler allerdings auch hier zu bekommen.

Die neueste Reihe mobiler Prozessoren von MediaTek wendet sich vom „Helio“ aber ab und bekommt mit „alle mit 5G ausgestattet und sollen MediaTek konkurrenzfähig machen. Bislang war das Echo bei der 1000er Serie aber so verhalten, dass es ausschließlich das Oppo Reno3 5G in China mit dem Dimensity 1000L gibt und MediaTek sich genötigt sah, einen Dimensity 1000+ zu veröffentlichen. Der steckt nun in drei Geräten von Realme, Xiaomi und Vivo:

• Realme X7 Pro
• Xiaomi Redmi K30 Ultra
• Vivo iQoo Z1

Der neueste Schrei ist jedoch der Dimensity 1000C, der bislang nur in einer speziellen Version des LG Velvet 5G beim US-Mobilfunkbetreiber T-Mobile zu haben ist.

Die neue Chipreihe wird nicht mehr durch Buchstaben in ihren Features unterschieden, sondern durch eine Zahl. Dabei stellt die 1000er-Serie eben die Leitungsfähigste dar. Es wird angenommen, dass MediaTek bald auch eine Dimensity-600-Serie vorstellt, um noch günstigere Einsteigergeräte zu ermöglichen. Die folgenden Tabellen enthalten alle Dimensity-SoCs ab Anfang 2020.

Dimensity 700

Dimensity 800

Dimensity 1000

MediaTek spielt eine ganz entscheidende Rolle am Markt, die Du als Endkunde gar nicht so mitbekommst. 2012 – acht Jahre nach der Gründung der Sparte für das Design von Chips für mobile Endgeräte – erhielt MediaTek über 500 Mio Bestellungen für SoCs pro Jahr. Das beeinhaltet Chips für Featurephones und Smartphones. Die Firma stellt aber nicht nur die Chips zur Verfügung, sondern auch ausführliche, begleitende Hilfestellungen durch eigene Ingenieure, was vielen kleineren Firmen und Neueinsteigern erlaubt, am Smartphone-Markt aufzutreten. Sie brachen damit die Dominanz der großen, oft vertikal integrierten Firmen, die auch noch breiter in der ganzen Telekommunikations-Branche verwurzelt sind.

HiSilicon Kirin (Huawei)

Huaweis Tochterunternehmen HiSilicon designte bislang auf Basis der ARM-Mikroarchitektur eigene SoCs, die unter der Marke Kirin firmieren. Kirin-Prozessoren kommen ausschließlich in Geräten von Huawei und dem Tochterunternehmen Honor zum Einsatz. Diese wiederum verbauten aber durchaus auch schon SoCs von Qualcomm oder MediaTek, auch wenn es bei Qualcomm schon eine Weile her ist. Das Honor 8C kam im Oktober 2018 mit einem Snapdragon 632. Das aktuellste Gerät von Huawei mit MediaTek-SoC in Deutschland ist das Huawei Y6p vom Mai 2020 mit einem Helio P22. Der Kirin 990 5G ist der aktuelle High-End-Prozessor der Chinesen, der in Taiwan von TSMC hergestellt wird.

Der „Huawei-Bann“ trifft auch die SoC-Produktion

Durch das Handelsembargo der USA steht Huawei nun vor dem Problem, dass ihnen die Prozessoren ausgehen, da sie weder mit ARM auf der Hardware-IP*-Seite, noch auf der Software-Seite mit Google Geschäfte tätigen dürfen. Qualcomm wirbt derzeit stark dafür, selbst Chips an Huawei liefern zu dürfen, aber sie fallen natürlich auch erst einmal unter das Verbot.

(*IP = Intellectual Property; deutsch: geistiges Eigentum)

Wie die Zukunft für Huawei, HiSilicon und ihren Kirin aussieht, ist ungewiss. Vielleicht schafft es Huawei, vollkommen eigenständig Silizium herzustellen, aber dafür müssten sie auch eine eigene Produktionsstätte schaffen. Darüber hinaus hält ARM sehr viele Patente, für die Huawei derzeit nicht zahlen darf. Die Fabriken von TSMC und Samsung werden sich hüten, gegen US-Auflagen zu verstoßen, wenn ihnen nicht das gleiche Debakel drohen soll. Andererseits sind auch Qualcomm und Apple von koreanischen und taiwanesischen Produktionsstätten abhängig – wie lange und wie oft die USA ihre Machtposition ausspielen können, ist unmöglich vorherzusehen.

Transparente Nummerierung

Die Kirin-SoCs sind ein wenig anders gestaffelt, als es bei den bisherigen SoCs der Fall war. Da der gesamte Output von HiSilicon niedriger ist als z.B. bei Qualcomm, weil eben nur die eigenen Smartphones damit bestückt werden, entspricht die Nummerierung 6xx, 7xx und 8xx auch dem Voranschreiten der Jahre. Neben dieser Gruppe für günstigere Smartphones gab es begleitend immer die 9xx-Serie für das jeweilige Topgerät. Innerhalb der Serien gibt es kleinere Gruppierungen von aufeinanderfolgenden SoCs, die den selben Fertigungsprozess haben, ein fast identisches Featureset und/oder die gleichen Cortex-CPUs in sich tragen. Beispiel: Kirin 650, 655, 658, 659 – die von Q2 2016 bis Q3 2017 auf den Markt kamen – unterschieden sich nur durch eine andere Taktfrequenz der je vier Cortex-A53-CPUs, aufsteigend mit der Nummer. Zusätzlich bekam der Kirin 659 Wi-Fi 5 und der Kirin 659 Bluetooth 4.2, was iterative Verbesserungen waren, die durch den zeitlichen Abstand möglich wurden.

Die folgenden Tabellen enthalten alle Kirin-SoCs ab 2015 (Quellen: Wikipedia & Produktseite):

Ganz schön kernig: Kirin 6xx, 7xx & 8xx

Der Kirn 620 war Huaweis erster Octa-Core überhaupt und war mit LTE Cat 4 am damaligen Übertragungsmaximum. An der Verbreitung des Kirin 710 sieht man deutlich die Spuren, die das US-Embargo bei Huawei hinterlassen hat. Da keine neuen Chips, basierend auf neuen Designs mehr gefertigt werden durften, musste Huawei gezwungener Maßen Smartphones mehrfach neu auflegen (Huawei P Smart z.B.), bzw. Geräte, die eigentlich eine Generation auseinanderliegen (Honor 10 Lite / 20 Lite), nochmal mit den gleichen SoCs wie im Vorjahr verkaufen.

Kirin 9xx

Bei der 900er-Serie hatte es sich schon etwas eingespielt, dass im Herbst immer die jeweilige Huawei-Mate-Serie und im Frühjahr die jeweilige Huawei-P-Serie den selben Chip erhalten. Lediglich beim Kirin 990 unterscheiden sich die Mate- und P-Serie durch das Hinzukommen vom integrierten Balong-5G-Modem.

Apple A

Apples A-SoCs basieren auf Befehlssätzen von ARM und inzwischen auf selbst entwickelter Mikroarchitektur, sowohl bei den CPUs als auch den GPUs. Derzeit ist der Apple A14 Bionic der Chip in der aktuellen iPhone-Generation und im aktuellen iPad Air (2020). Natürlich steht der A13 nicht allein und wird vom Apple A12Z Bionic im aktuellen iPad Pro nochmals deutlich geschlagen. Apple schafft es mit dem A14, eine ähnliche Leistung in das iPhone 12 zu bekommen und die Android-Fraktion hat wieder einiges an Arbeit vor sich. Apple hat für 2020 die 5G-Modems bei Qualcomm eingekauft, aber es wird damit gerechnhet, dass sie 2021 5G in eines ihrer SoCs integrieren werden. Überraschenderweise war 5G das große Thema bei der Vorstellung der iPhone-12-Familie, so dass sogar ein Vertreter von Verizon auf die Bühne trat. Die 5G-Abdeckung ist in vielen Ländern noch nicht so weit fortgeschritten und so hatten wir vermutet, dass Apple in der Unterbringung eines 5G-Modems keinen Vorteil gegenüber den Nachteilen (Stromverbrauch, Platzprobleme, Entwicklungsverzögerung) sehen würde. Der Hersteller aus Cupertino legt sonst schließlich großen Wert auf die Gesamt-Experience für seine Nutzer. Allerdings schreitet der 5G-Ausbau weltweit sichtlich voran.

Bei Technologien, die Apple nicht selbst (mit-)geschaffen hat, war der Konzern immer zurückhaltend mit der Implementierung, bis ein gewisser Grad an Robustheit herrscht und sie sicher gehen konnten, dass die Technologie nicht morgen wieder verschwindet. Sie wollen nach eigenen Aussagen ja immer die beste Lösung präsentieren und nicht die Schnellste. Man könnte auch sagen, dass sich Apple auf den Innovationen anderer ausruht und sich dann ins gemachte Nest setzt, ohne die Anfangsschmerzen mitgemacht zu haben.

Apple plant derzeit eine grundlegende Umstellung aller seiner Endkunden-Hardware auf seine A-SoCs und damit auf die ARM-Mikroprozessor-Architektur. Zum Jahreswechsel wird der erste klassische Computer von Apple mit einem Apple A-Chip erwartet. Diese sollen in absehbarer Zeit alle Intel-Prozessoren ersetzen. Die Apple-A-Serie kommt derzeit in iPhones, iPads, iPod touches und in der Apple-TV-Set-Top-Box zum Einsatz.

Bis zum Apple A7 war Samsung Apples exklusiver Hersteller – ab dem Apple A8 übernahm TSMC aus Taiwan. Der in 2015 folgende Apple A9 war dann der erste und einzige Chip von Apple, der sowohl bei TSMC als auch Samsung hergestellt wurde. Was das zur Folge hatte, kannst Du im Tipp nach der Tabelle erfahren.

Bildquelle: Chipworks – Apple A9 von Samsung vs TSMC

Ähnlich wie Huawei und ihr Kirin stellt Apple seine SoCs exklusiv für seine eigenen Produkte her, ist aber als einziger iOS-Nutzer in der Position, nicht direkt am Markt mit Qualcomm, MediaTek und Samsung konkurrieren zu müssen. Es gibt keine Android-Smartphones mit Apple-SoC. Sie konkurrieren natürlich über Benchmarks und abgesetzte Endgeräte miteinander, aber nicht direkt über Chips.

Smartphone- & Tablet-Prozessoren im Vergleich: Vor- und Nachteile

Weder Qualcomm, noch Samsung, noch Huawei unterscheiden ihre SoCs zwischen dem Einsatz in Smartphones und dem Einsatz in Tablets. Der jeweilige Kirin kam immer auch im aktuellen Huawei MediaPad zum Einsatz. Genauso verhält es sich auch bei Samsungs Galaxy Tabs. Qualcomm füllt bei beiden dann für bestimmte Märkte die Versorgungslücken auf und eigentlich ist dann nur noch Lenovo als größerer Kunde zu nennen. MediaTek hingegen hat eine eigene Serie 8xxx für Tablets im Programm, die sich aber auch nur in der Bezeichnung von ihren Smartphone-Gegenstücken unterscheidet. 2015 statteten sie z.B. das Lenovo Tab 2 und das Lenovo Tab 3 mit dem MT8735 aus, der auf dem Smartphone-SoC MT6735 aus dem selben Jahr basiert.

Vergleich Tablet- vs. Smartphone-SoC (MediaTek)

Wie Du siehst, sind beide SoCs technisch identisch. Bei Apple hingegen gibt es die einzigen echten Unterschiede zwischen Smartphone- und Tablet-SoC. Die X-Varianten ihrer SoCs sind immer nochmal leistungsfähiger als die ohne das X. 2018 war das sehr schön zwischen dem Apple A12 Bionic (iPhone Xs) und dem Apple A12X Bionic (iPad Pro) zu sehen. Aber auch 2019/2020 zwischen iPhone 11 und iPad Pro:

Vergleich Tablet- vs. Smartphone-SoC (Apple)

Während im A12 ein Hexa-Core mit 6,9 Millarden Transistoren steckte, kam der A12X mit einem Octa-Core und 10 Milliarden Transistoren heraus. Zwischen dem A13 und dem A12Z kamen zwar 1.500 Mio Transistoren hinzu, aber die größte Neuerung war die Unterstützung für HMP. „Heterogenes Multi-Processing (HMP) ist eine erweiterte Version der big.LITTLE-Technologie. In dieser Konfiguration kann ein Prozessor alle Kerne gleichzeitig nutzen, oder einfach nur einen einzelnen Kern für Aufgaben, die weniger Leistung beanspruchen.“ (via versus.com) HMP führt also im Idealfall zu effizienterem Stromverbrauch und einer längeren Akkulebensdauer, oder bei gleicher Lebensdauer zu einem leichteren Gerät, weil der Akku kleiner sein kann.

Ungewöhnlich ist, dass Ende 2020 der selbe Prozessor – Apple A14 Bionic – im iPad Air und in der iPhone-12-Familie verbaut werden. Ob es minimale Unterschiede zwischen den SoCs in den verschiedenen Geräten gibt, werden erst unabhänbige Tests zeigen können.

Was sind die aktuell schnellsten Prozessoren?

AnTuTu veröffentlicht seine Top 10 regelmäßig und so hat sich im Februar 2024 natürlich auch wieder was getan. Beachte, dass es sich hierbei nur um Android-Smartphones handelt, iOS-Geräte werden separat behandelt. Natürlich ist bei Apple der A17 Pro das aktuelle Nonplusultra im iPhone 15 Pro und iPhone 15 Pro Max, der nur von Apple M1 & M2 in den aktuellen iPads geschlagen wird.

Die Grafik bezieht sich auf Geräte auf dem globalen Markt. Der chinesische Markt wird separat behandelt. (Bild: AnTuTu)

Eines wird hier ganz schnell deutlich: Qualcomm dominiert mit seinen Top-SoCs den Markt. Der aktuelle Snapdragon 8 Gen 3 ist gleich in den Top 4 wiederzufinden, während dessen Vorgänger – der Snapdragon 8 Gen 2 – die Top 7 bis 10 belegt. Dazwischen mogelt sich der Exynos 2400, den Samsung außerhalb Chinas und der USA in seinen Flaggschiffen verbaut. MediaTek verliert trotz aller Versuche mit den Dimensity-SoCs seinen Platz in den Top 10. Im Dezemeber waren sie mit dem Dimensity 9200+ im Xiaomi 13T Pro noch auf Platz 7.

In der Mittelklasse dominiert hingegen MediaTek mit 7 von 10 Plätzen, während Qualcomm mit dem Snapdragon 7+ Gen 2 zwar nur drei Plätze, die aber in den Top 4 belegen kann.

Die weite Range der AnTuTu-Scores mit dem selben SoC zeigt aber auch noch etwas anderes: Software und andere Hardware-Komponenten spielen eine deutliche Rolle bei der insgesamten Leistungsfähigkeit eines Smartphones. Das auf Gaming optimierte Nubia Red Magic 9 Pro kann hier seine extra Kühlung und Software-Pipeline beim Benchmark ausspielen.

Von diesen Prozessoren solltest Du die Finger lassen!

Berühmt-berüchtigt ist Qualcomms Snapdragon 810, der 2015 die High-End-Geräte aller Hersteller antreiben sollte. Er war aber angeblich geplagt von Überhitzungsproblemen unter Dauerlast, so dass zumindest Samsung sein Galaxy S6 damals nicht mit dem SoC herausbrachte, sondern ausschließlich mit eigenen Exynos-SoCs. Abschließend kann immer noch nicht wirklich geklärt werden, ob diese Gerüchte tatsächlich wahr waren und ob es wirklich am Chip lag. Wir hatten damals ein LG G Flex2 mit SD 810 und keinerlei Probleme, andere hingegen schon. Es war der erste SoC von Qualcomm mit big.LITTLE-Aufteilung der Kerne.

5G um jeden Preis und zu Lasten des Akkus?

Derzeit gibt es keine echte Warnung vor einem bestimmten Chip. Es gibt jedoch starke Meinungen zu 5G, wie die Hersteller es unbedingt in ihre Geräte bekommen wollen und dabei zumindest kurzfristig Probleme schaffen könnten. Das betrifft sowohl Qualcomm als auch Samsung, die – im Gegensatz zu Huawei und MediaTek – beide in ihren Top-SoCs die 5G-Modems vom eigentlichen Chip auslagern. Bei Samsung kommt der Exynos 990 zusammen mit dem Exynos 5G-Modem 5123 und bei Qualcomm kommt der Snapdragon 865/865+ zusammen mit dem Snapdragon X55 5G-Modem.

Samsung Exynos 990 ohne integriertes Modem

Heißes Eisen: Überhitzung durch 4G/5G-Auslagerung?

Es wird zudem auch aus einem anderen Grund noch spannend, wie sich Geräte bewähren, deren 4G/5G-Modem vom SoC ausgelagert ist. Endgeräte mit diesen extra Modem-Chips könnten mehr Strom verbrauchen als die jeweiligen Vorgänger, selbst wenn sie nur 4G benutzen. Außerdem geht im Gerät Platz verloren, weil er für diesen extra Chip geschaffen werden muss. Die Kopplung von Funktechnologien auf einen extra Modem-Chip war schon einmal problembehaftet: In den Anfängen von 4G. Geräte kamen anfangs auch mit einem separaten Modem-Chip für 4G und deren Akkuleistung war schlecht. Zudem wurden sie sehr viel wärmer. Selbst der Snapdragon 855 mit separatem 5G-Modem wurde schon beeindruckend heiß, wenn es dauerhaft verwendet wurde. Dies befeuert die Befürchtungen, dass nicht integrierte 5G-Modems zu deutlichen Überhitzungsproblemen insbesondere in warmen Gegenden und den Sommermonaten führen könnten.

Fast jedes Flaggschiff-Android-Smartphone in 2020 ist ein 5G-Smartphone. Packt man nun 5G und 4G auf einen gigantischen Extrachip, bedeutet das, dass Smartphones deutlich mehr Energie brauchen, wobei völlig egal ist, mit welchem Netzwerk Du verbunden bist. 2019 hatte 4G einen großen Energie- und Größenvorteil gegenüber 5G, dank der vollintegrierten SoCs mit integrierter Modemlösung. 2020 sind alle so wild darauf 5G zu verbauen, dass sie im gleichen Zug 4G verschlimmern.

Qualcomm Snapdragon 865 ohne integriertes Modem

Die Hersteller müssen sich also alle die Frage gefallen lassen, ob es sinnvoll ist, diese erste Welle von Endgeräten mit 5G auszustatten, wenn sie dafür einen extra Chip benötigen, obwohl die Verbreitung für Dich und uns in Form von Sendemasten noch nicht sehr fortgeschritten ist. Ron Amadeo von Ars Technica hat diesbezüglich eine klare Meinung: Als Kunde solle man auf die 5G-Geräte von 2021 warten.

Wichtig: Alter SoC in neuem Handy

„Alter Wein in neuen Schläuchen“, sagt der Volksmund und meint damit Veraltetes, das neu verpackt wird. Auch Smartphones sind hiervor nicht sicher: Deshalb raten wir ab von aktuellen Geräten, die ein SoC verbaut haben, das zwei Generationen zurück ist.

Um zu erfahren, ob Dein Wunsch-Handy ein veraltetes SoC hat, nutze unsere Tabellen hier auf der Seite, um das Herstellungsjahr zu erfahren.

MediaTek und Updates – Besserung in Sicht?

Des Weiteren hat MediaTek nach wie vor Probleme, die Kernel-Sources ihrer Chips, bzw. allgemein Treiber zeitnah oder überhaupt zu veröffentlichen. Das betrifft zwar in erster Linie die Custom-ROM-Szene, soll hier aber nicht unerwähnt bleiben. Denn auch kleinere Hersteller wie Shiftphones, die sich für eine besonders lange Nutzungszeit ihrer Geräte einsetzen, sind davon betroffen.

Auch die Unterstützung von Major-Versionen von Android pro Chip ist aufgrund dieser „Treiberfaulheit“ immer unsicher. D.h. selbst wenn Hersteller von Smartphones gern ein Update bringen würden – z.B. von Android 10 auf 11 – können sie es nicht, da MediaTek nicht die nötigen, geupdateten Treiber für ihre SoCs zur Verfügung stellt. Zumindest die besten Smartphones mit MediaTek-SoC bekamen jüngst ein Update, oder sollen eins bekommen. Ob sich das mit den Dimensity-Chips weiter verbessert, bleibt abzuwarten. Bislang stecken Geräte mit MediaTek-Chips leider zu oft auf der Android-Version fest, mit der sie ausgeliefert wurden. Es gibt auch eine böse Sicherheitslücke bei Geräten mit MediaTek-Chips mit Android 9 und darunter, die Google inzwischen geschlossen hat. Allerdings ist es fraglich, ob das Sicherheitsupdate noch viele dieser älteren Geräte überhaupt erreicht hat.