5G-Anbieter.info

Samsung Exynos 5G SoC

Alle Samsung Exynos-Chipsätze mit 5G im Überblick


Samsung ist nicht nur der größte Hersteller von Smartphones weltweit. Das koreanische Unternehmen ist auch als Chiphersteller umtriebig und stattet seine eigenen Smartphones/Tablets oft mit eigenen SoCs (System-on-a-Chip) aus. Teilweise kommen regional aber auch die SoCs von Konkurrent Qualcomm zum Einsatz, z. B. der Qualcomm Snapdragon 855 mit dem Snapdragon X50 5G-Modem in der internationalen Version des Samsung Galaxy S10 5G.

Zum Teil fertigt Samsung zudem für andere Unternehmen Chipsätze. Darum soll es hier aber nicht gehen, sondern um die SoCs der Exynos-Reihe, die Samsung primär für die eigenen Produkte entwickelt und herstellt. Hierbei kümmern wir uns aber nur um die neuen Modelle, die auch den Mobilfunkstandard 5G unterstützen bzw. in Geräten mit 5G-Support verbaut wurden.

Samsung Exynos SoCs mit 5G-Unterstützung

Nachfolgend stellen wir alle Samsung Exynos SoCs vor, die entweder direkt ein 5G-Modem mit an Bord haben oder in Kombination mit einem verbaut wurden:

Exynos 9820

Ende 2018 hatte Samsung den Exynos 9820 enthüllt. Der SoC bietet von Hause aus kein 5G, kann aber mit einem 5G-Modem wie dem Exynos 5100 (siehe unten) kombiniert werden. Via 4G (LTE-Advanced Pro CAT 20), für das ein Modem direkt auf dem Chip verbaut ist, sind Übertragungsraten von bis zu 2 Gbit/s im Downlink mit 8 x Carrier Aggregation (8CA) sowie 316 Mbit/s im Uplink möglich.

Als CPU kommen auf dem mit 8nm LPP FinFET gefertigten Chip acht Kerne zum Einsatz. Der Octa-Core-Prozessor ist hierbei in zwei Custom-CPU-Kerne (eigene Samsung Mongoose Performance Kerne mit bis zu 2,7 GHz), zwei Cortex-A75-Kerne mit bis zu 2,3 GHz sowie vier Cortex-A55-Kerne mit bis zu 1,9 GHz aufgeteilt. Die Kombination erreicht laut Samsung im Vergleich zum Vorgänger 9810 eine 20 Prozent bessere Leistung bei Single-Core-Anwendungen. Bei der Multi-Core-Leistung konnte Samsung um 15 Prozent zulegen.

Als GPU (Grafikprozessor) kommt die Mali-G76 MP12 ebenfalls von ARM zum Einsatz, welche für 40 Prozent mehr Grafikperformance sorgt. Zudem steht eine Neural Processing Unit (NPU), die KI-Aufgaben rund siebenmal schneller als der Vorgänger ausführt, zur Verfügung. Beim RAM wird LPDDR4x eingesetzt.

Der Bildprozessor (ISP) kann mit maximal fünf Bildsensoren umgehen und nimmt 8K-Videos auf. Das Display-Subsystem ermöglicht maximal eine 4K-UHD-Auflösung mit HDR10+. Verbaut wurde der Exynos 9820 vor allem in der europäischen Version des Samsung S10, beim 5G-Modell gepaart mit dem unten vorgestellten Exynos 5100 5G-Modem.

Exynos 9825

Beim Exynos 9825 handelt es sich um eine Weiterentwicklung des Exynos 9820 und ist laut Samsung der erste SoC des Konzerns, der im 7nm-Verfahren mit EUV (Extreme Ultra Violet) produziert wurde. Dank des neuen Verfahrens im Vergleich zum 8nm-FinFET-Prozess, ist der Exynos 9825 noch energieeffizienter.

Ein 5G-Modem auf dem SoC lässt auch der Exynos 9825 missen, funkt mit Bordmitteln maximal im LTE-Netz (CAT20). Die Downloadgeschwindigkeiten liegen mit bis zu 8CA bei maximal 2 Gbit/s, im Upload sind mit 3CA maximal 316 Mbit/s möglich. Für die Unterstützung des neuen 5G-Mobilfunkstandards ist auch hier ein externes 5G-Modem wie das Exynos 5100 (siehe unten) erforderlich.

Die Performance der CPU konnte etwas zulegen. Wieder setzt Samsung auf drei Prozessor-Cluster. Zwei eigene Samsung Mongoose Performance-Kerne sind mit bis zu 2,73 GHz getaktet. Zwei ARM Cortex-A75-Performance-Kerne werkeln mit bis zu 2,4 GHz und vier energieeffiziente ARM-Cortex A55-Kerne arbeiten mit 1,9 GHz. Auch die ARM Mali-G76 MP12 ist etwas höher getaktet und damit minimal schneller. Die restliche Ausstattung fällt sehr ähnlich aus zum Vorgänger. Eingesetzt wird der Exynos 9825 unter anderem im dem im Sommer 2019 erschienenen Samsung Note 10.

Exynos 980

Der Exynos 980 war der erste SoC des südkoreanischen Unternehmens mit integriertem 5G-Modem. Er wurde im September 2019 kurz vor der IFA angekündigt, ist aber kaum in Geräten zum Einsatz gekommen. Einzig das Vivo X30 Pro wird von Samsung unter den Geräten gelistet, die den Exynos 980 verbaut haben.

Samsung Exynos 980

Bild: Samsung



Hergestellt wird der Exynos 980 auf 8nm-Basis in FinFET-Technologie. Durch das integrierte 5G-Modem verbraucht der Chip weniger Platz, was anderen Komponenten oder der Gerätegröße zugutekommt.



Beim Mobilfunk werden alle Standards von 2G bis 5G unterstützt. Bei 5G funkt das Gerät aber nur im Sub-6-GHz-Bereich. Datenübertragungen sind via 5G mit bis zu 2,55 Gbit/s im Downlink möglich. Via 4G (LTE) sind es bis zu 1 Gbit/s. Zudem unterstützt das im Exynos 980 verbaute Model auch die E-UTRA-NR Dual Connectivity (EN-DC). Hierbei werden die 2CC LTE- und 5G-Konnektivität kombiniert, sodass Downloadgeschwindigkeiten über das Mobilfunknetz von theoretisch bis zu 3,55 Gbit/s machbar sind.

Als CPU setzt Samsung beim Exynos 980 auf einen Octa-Core-Prozessor bestehend aus zwei Cortex-A77-CPU- und sechs Cortex-A55-Kernen. Die beiden schnelleren Kerne sind mit 2,2 GHz getaktet. Sechs langsamere, dafür effizienter und energiesparsam, mit nur 1,8 GHz. Für die Grafikberechnung setzt Samsung auf die Mali G76 GPU. Ebenfalls ausgestattet ist der SoC mit einer neuronalen Verarbeitungseinheit (NPU). Dieser für künstliche Intelligenz zuständige Chip, soll eine um 2,7-fach höhere Leistung bringen als der Vorgänger. So können KI-Berechnungen erstmals bei Samsung auf dem Chip durchgeführt werden und sind auf keine Server und eine Cloud angewiesen. Zum Einsatz kommt die NPU bei Aufgaben wie der Benutzerauthentifizierung, Inhaltsfilterung, Mixed Reality, intelligenter Kamera-Features und mehr. Als Arbeitsspeicher wird LPDDR4x unterstützt.

Der Bildsignalprozessor unterstützt Sensoren mit einer Auflösung von maximal 108 Megapixeln. Er kann bis zu fünf einzelne Sensoren ansteuern und die Bildsignale von bis zu drei gleichzeitig verarbeiten. Laut Samsung ist der ISP in Zusammenarbeit mit der NPU in der Lage, um „Szenen oder Objekte zu erkennen und zu verstehen, nach denen die Kamera dann ihre Einstellungen optimal anpasst“. Bei Videoaufnahmen ist die Kodierung und Dekodierung von 4K-UHD-Videos mit 120 Bildern pro Sekunde (fps) möglich. Auch der Standard HDR10+ wird unterstützt.

Exynos 990

Bereits kurze Zeit nach dem Exynos 990 hat Samsung Ende 2019 den neuen SoC Exynos 990 vorgestellt. Es ist der erste SoC, den Samsung im 7nm-LPP-Prozess fertigt. Es kommt bei der 7nm-EUV-Konstruktion, also die Low Power Plus-Methode zum Einsatz. Diese zweite Generation des 7nm-Prozesses sorgt für noch mehr Energieeffizienz bei mehr Leistung und kommt bereits bei Konkurrenzprodukten wie dem Qualcomm Snapdragon 855 und dem Apple A13 zum Einsatz.



Der SoC ist im Vergleich zum 980er Modell allerdings nicht mit einem 5G-Modem an Bord ausgestattet, hat sogar überhaupt kein Modem verbaut. Er kann aber z. B. mit dem (unten vorgestellten) Exynos 5123 gekoppelt werden. Dieses erreicht Downloadgeschwindigkeiten von bis zu 7,35 Gbit/s und unterstützt Sub-6GHz- und mmWave-Spektren. Weitere Infos zur Konnektivität gibt es unten bei der Vorstellung des 5G-Modems Exynos 5123.

Die CPU setzt sich aus drei Clustern zusammen. Diese bestehen aus zwei Custom-, zwei Cortex-A76- sowie vier Cortex-A55-Kernen. Die beiden erstgenannten Kerne sind Ultra-High-Performance-Kerne, die für besonders anspruchsvolle Rechenaufgaben eingesetzt werden und mit max. 2,7 GHz getaktet sind. Hierbei handelt es sich um angepasste Chip-Kerne auf Basis der Cortex-A76-Architektur, die Samsung nach seinen eigenen Bedürfnissen modifiziert hat. Insgesamt soll die Tri-Cluster-CPU-Struktur um die 20 Prozent mehr Leistung bringen. Alle anderen Kerne arbeiten mit 2,4 bzw. 1,95 GHz.

Neben den neuen M5-Rechenkernen, kommt ebenso die neue GPU Mali-G77 MP11 zum Einsatz. Auch sie ist um ca. 20 Prozent leistungsfähiger. Für KI-Aufgaben setzt Samsung auf eine Dual-Core-NPU, also eine Neural Processing Unit mit zwei Kernen. Der verbesserte Digital Signal Processor (DSP) soll in der Lage sein, mehr als zehn Billionen Operationen pro Sekunde auszuführen. Als Arbeitsspeicher wird als weitere Neuerung das schnellere LPDDR5 mit maximal 5.500 MB/s unterstützt.

Samsung Exynos 990

Bild: Samsung



Auch bei der Bildbearbeitung hat Samsung einige Verbesserungen erreicht. So kann der ISP (Image Signal Processor) Daten von insgesamt bis zu sechs sowie gleichzeitig von bis zu vier Bildprozessoren verarbeiten. Die maximal mögliche Auflösung beträgt 108 Megapixel. Videos werden mit 10-bit HEVC(H.265), H.264 und VP9 bei 8K mit bis zu 30 fps oder 4K UHD mit bis zu 120 fps en- und decodiert. Besonders leistungsfähig ist auch der Displaytreiber, der Bildwiederholungsraten von bis zu 120 Hz bei QHD+ unterstützt. Bei 4K beträgt die maximale Wiederholungsrate 60 Hz.

Exynos 880

Samsung hat sein Portfolio an 5G-SoCs Ende Mai 2020 erweitert. Neu hinzugekommen ist der Exynos 880, der unter dem Top-SoC Exynos 990 angesiedelt ist. Der neue SoC unterstützt ebenfalls den neuen Mobilfunkstandard 5G und soll diesen auch in erschwinglichere Smartphones der Mittelklasse bringen. Der mit 8nm FinFET gefertigte Exynos 880 konkurriert primär mit dem Snapdragon 765. Er ist zwar langsamer getaktet, weist dafür aber die modernere Architektur auf. Der Octa-Core-CPU besteht aus zwei Cortex-A77-Kernen, die mit je 2 GHz getaktet sind, und sechs Cortex A-55 mit je 1,8 GHz Taktrate. Diese dienen vor allem für einen energiesparsamen Betrieb, wenn weniger Leistung erforderlich ist. Als GPU spendiert Samsung dem Exynos 880 die Mali G76 MP5. Auch eine NPU gibt es, der allerdings weniger leistungsfähig ist wie im Exynos 990. Als RAM kann LPDDR4x verbaut werden, als Speicher UFS 2.1 und eMMC 5.1. Dazu kommt ein 5G-Modem aus der hauseigenen Shannon-Modem-Familie. Dieses unterstützt nur 5G NR Sub-6-GHz und kein mmWave. Im Download sind theoretisch bis zu 2,55 Gbit/s möglich, um Upload 1,28 Gbit/s. Dazu kommt LTE Cat.16 mit bis zu 1 Gbit/s im Downlink und LTE Cat.18 mit bis zu 200 Mbit/s im Uplink. Für die weitere Konnektivität sind Bluetooth 5.0, Wi-Fi (802.11ac) sowie GPS, GLONASS, BeiDou und Galileo für die Ortung mit an Bord. Der ISP (Bildprozessor) unterstützt Kameras mit einem Objektiv bis zu einer Auflösung von 64 Megapixel und Dual-Kameras mit jeweils zweimal maximalen 20 Megapixeln. Videos in 4K kann der SoC ebenfalls verarbeiten, allerdings nur mit maximal 30 fps pro Sekunde. Zudem werden HEVC, H.264 und VP9 unterstützt. Die maximal mögliche Display-Auflösung liegt bei 2.520 x 1.080 Pixel, also Full HD+. Das erste Smartphone, das mit dem Exynos 880 angekündigt wurde, ist das für den chinesischen Markt vorgesehene Vivo Y70s.

5G-Modems von Samsung:

Neben den SoCs mit integriertem 5G-Modem, bietet Samsung auch externe Modems für die Konnektivität mit 5G an:

Exynos 5100

Das Exynos 5100 5G-Modem ist 2019 in den 5G-Varianten des Samsung S10 sowie dem Samsung Note 10 zum Einsatz gekommen. Gekoppelt wurde es dort mit den SoCs Exynos 9820 bzw. 9825, welche beide kein 5G-Modem integriert haben. Hergestellt wird das 5G-Modem im 10-nm-FinFET-Verfahren.

Im 5G-Netz unterstützt das Exynos 5100 sowohl das Sub-6-GHz- als auch das mmWave-Spektrum. Im Sub-6-Ghz-Bereich sind Downloadgeschwindigkeiten von bis zu 2 Gbit/s möglich, beim schnelleren mmWave sogar bis zu 6 Gbit/s. Ebenfalls mit an Bord sind die Standards 2G bis 4G, wobei genauer gesagt die Verwendung von GSM, CDMA, WCDMA, TD-SCDMA, HSPA, LTE-FDD und LTE-TDD möglich ist. Bei LTE CAT 19 liegt die maximale Downloadrate mit 8CA (Carrier Aggregation) sowie Features wie 256-QAM und 4x4 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) bei maximal 1,6 Gbit/s.

Exynos 5123

Das Exynos 5123 ist das derzeit neueste 5G-Modem von Samsung und wird mit dem Exynos 990 zusammen verbaut. Es ist eines der ersten 5G-Modems, das im 7-nm-EUV-Verfahren hergestellt wird. Unter anderem wurde es in den 5G-Modellen des Samsung S20 und S20+ sowie dem S20 Ultra verbaut.

Das Exynos 5123 unterstützt die Sub-6-GHz- und mmWave-Spektren, versteht sich zudem mit den älteren Standards LTE, HSPA, TD-SCDMA, 3G WCDMA und 2G GSM/CDMA. Die höchsten Geschwindigkeiten erreicht der Chip natürlich im 5G-Netz. Hier sind theoretisch Downloadgeschwindigkeiten von bis zu 7,35 Gbit/s im mmWave-Spektrum mit 8CA möglich. Im Sub-6-GHz-Spekstrum sind bis zu 5,1 Gbit/s drin. Bei der Verwendung des 4G-Netzes sind durch Unterstützung von 1024 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) maximal 3 Gbit/s im Downlink realisierbar.

Alle Prozessoren und Modems im Überblick:


Bezeichnung CPU-Architektur Kerne / Takt (Cluster 1) Kerne / Takt (Cluster 2) Lerne / Takt (Cluster 3) Bit RAM-Anbindung GPU Modem VoLTE WLAN Fertigung
Exynos 9820 Custom CPU +
Cortex A75 +
Cortex A55
Dual-Core / 2,7 GHz Dual-Core / 2,3 GHz Quad-Core / 1,9 GHz 64 LPDDR4x Mali-G76 MP12 2G/3G/4G ja n.v. 8nm LPP FinFET
Exynos 9825 Custom CPU +
Cortex A75 +
Cortex A55
Dual-Core / 2,73 GHz Dual-Core / 2,4 GHz Quad-Core / 1,9 GHz 64 LPDDR4x Mali-G76 MP12 2G/3G/4G ja n.v. 7nm EUV
Exynos 980 Cortex A77 +
Cortex A55
Dual-Core / 2,2 GHz Hexa-Core / 1,8 GHz n.v. 64 LPDDR4x Mali-G76 MP5 2G/3G/4G/5G ja n.v. 8nm FinFET
Exynos 990 Custom CPU +
Cortex A76 +
Cortex A55
Dual-Core / 2,7 GHz Dual-Core / 2,4 GHz Quad-Core / 1,95 GHz 64 LPDDR5 Mali-G77 MP11 n.v. ja n.v. 7nm EUV