El duelo final entre el SoC vs CPU x86: nos mojamos sobre el presente y futuro de la informática en portátiles y escritorio.
Tras la llegada de los Apple M, de los Qualcomm a portátiles y de los núcleos híbridos de AMD o Intel, toca hacer esta comparativa más que nunca. Dos arquitecturas diferentes, dos enfoques distintos y una escalabilidad de mundos muy distintos. Los SoC están en servidores, dispositivos móviles y ya han llegado a los sobremesa. La guerra ha comenzado.
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Con el fin de que entendáis todo mejor, os encomendamos a leer los posts que no dominéis:
Como lo lees, comparamos los SoC (System on Chip) y los procesadores x86 en busca de llegar a una conclusión.
Te invitamos a leer los posts de qué es un SoC y procesador CPU para entender mejor esta comparativa.
Un SoC o un Embedded SoC está compuesto por un substrato que encima lleva un die o matriz donde encontramos los principales elementos:
Como veis, dentro de un SoC tenemos todo lo necesario para el sistema operativo dentro de un chip; lógicamente, el suministro de energía (fuente/batería) y el disipador o cámara de vapor va por separado.
Un procesador también está compuesto por un substrato que monta un die, cambiando bastante los componentes o su estructura:
Es decir, todo gira en torno a la CPU como cerebro principal del sistema, siendo insuficiente por sí solo a la hora de arrancar un sistema operativo de 64 bits (Windows, Linux, etc.). Necesitaríamos una placa base donde conectar la CPU, memoria RAM, un disco duro o SSD como almacenamiento, una GPU si no lleva gráficos integrados, un disipador para el calor, una caja (opcional) y una fuente de alimentación.
Con el SoC tenemos todo lo necesario para un S.O, mientras que la CPU es un componente más especializado, pero limitado en funciones.
Y si no lo has entendido, creo que Arm lo explica de lujo con esta imagen.
El segundo punto diferencial es la arquitectura sobre la que se basa cada tipo de chip. Si hablamos de SoC, hablamos de Arm porque es la dueña del diseño de los núcleos Cortex, que son los más usados en estos chips.
Estos núcleos Cortes se basan en las instrucciones RISC (Reduced Instruction Set Computer), diseñadas para implementaciones pequeñas, rápidas y de bajo consumo. Esto permite una ejecución más rápida de las instrucciones y una gran modularidad en el caso de RISC-V. RISC-V se divide en módulos y a cada uno se le atribuye un conjunto de instrucciones para una tarea concreta.
RISC permite más control y personalización a los desarrolladores de un SoC para diseñarlo para un producto o conjunto de productos específicos. Otro punto importante es que es una ISA (Instruction Set Architecture) moderna, ya que el resto se desarrollaron en los 80-90.
Por tanto, un SoC busca, decodifica y ejecuta, aunque también tiene la cualidad de ejecutar varias instrucciones complejas combinadas con otras simples. Su ventaja es que el chip necesita menos transistores, reduciendo costes de fabricación.
Empresas como Google, Huawei, NVIDIA, Alibaba, Arduino, Western Digital, ZTE, Intel, Nokia, Qualcomm, MediaTek, IBM, Raspberry, Samsung, Siemens, NXP, Rambus, Sony, Xilinx y muchas más han apostado por RISC-V.
Por otro lado, en la CPU, tenemos la arquitectura CISC (Complex Instruction Set Computer), que es la que da vida al procesador x86 de toda la vida. Es un sistema usado para estructuras más complejas o de alto rendimiento, permitiendo que varias tareas procedentes de una misma instrucción se completen a la vez. Es decir, una CPU CISC puede ejecutar tareas simultáneas.
Fue Intel quien desarrolló CISC, centrándose en el hardware y su capacidad para afrontar un conjunto de instrucciones complejas, lo que necesita más de un ciclo de reloj para ejecutar el código.
En conclusión, la arquitectura CISC para CPU es ideal para completar tareas muy potentes porque no hay necesidades de energía de por medio (autonomía, batería, etc.), mientras que RISC tiene un enfoque más eficiente, simple y útil de igual manera.
Arm usa una ISA tipo RISC: instrucciones reducidas y simples para más eficiencia y mejorar la microarquitectura de hardware. Arm no es RISC-V de forma inicial, sino que usa arquitecturas de 32-bit y 64-bit.
Arm usa una ISA monolítica y no es modular, además de extensiones SIMD NEON, SVE, etc. En Arm vemos soporte de Thumb, mientras que en RISC-V se soporta RV32C y RV64C.
Así que, usa RISC, que no RISC-V, no hay que confundirlas. La última es modular y extensible, además de ser abierta y no requiere de pago de royalties. Si quieres usar un diseño Arm en tu SoC, debes pagar una licencia o ellos se quedan un porcentaje de las ventas de tu producto.
Vamos con una tabla para entender las ventajas de cada chip en este duelo entre CPU vs SoC:
| CPU | SoC |
| Arquitectura con conjunto de instrucciones reducida | Todo en 1 |
| Sencilla decodificación | Dependencia del hardware para optimizar el conjunto de instrucciones |
| Tiempo de ejecución corto | Mejor eficiencia |
| Alta frecuencia en cada núcleo (+5.5 GHz) | Más núcleos totales |
| Alto rendimiento mono-núcleo y multi-núcleo | Apto para todas las aplicaciones y dispositivos |
| Se puede ajustar voltajes y frecuencias | Requieren menos almacenamiento |
| Sin necesidades de eficiencia, salvo rendimiento/vatio | Precio inferior considerando el paquete |
| Se puede cambiar por otra CPU | Presencia en más dispositivos |
| Requieren menos cantidad de memoria RAM o frecuencia |
Podríamos resumir que la CPU es perfecta para cargas de trabajo muy potentes, donde la autonomía o consumo sea un requisito. Por el contrario, el SoC se muestra como un chip muy equilibrado entre potencia y consumo, además de su tamaño bastante moldeable porque se puede crear un sistema alrededor de este chip.
Pensad que, en escritorio o portátiles, crear una CPU requiere diseñar un socket que sea compatible con toda una línea de procesadores. En cambio, crear un SoC para una línea de productos no requiere crear un socket, salvo que hablamos de servidores o centros de datos.
Esto permite que el SoC sea más escalable, además de que depende más del hardware que la CPU.
La otra cara de la moneda son las desventajas de este SoC vs CPU, podemos encontrar estas:
| CPU | SoC |
| Mayor consumo | Limita las capacidades de upgrade |
| Compatibilidad con ciertos S.O por sus instrucciones | Menos potencia bruta |
| Se requieren más transistores en su fabricación | Rendimiento de la CPU depende del código |
| Temperatura más elevada | Requiere frecuencias de RAM más altas |
| Puede requerir más ciclos de reloj para completar una instrucción | Sus limitaciones físicas limitan la cantidad de memoria caché o RAM que tiene el dispositivo |
| En escritorio, lo máximo son 16 núcleos | Menor frecuencia por cada núcleo |
| Sus gráficos integrados no son los más potentes | No permite ampliar memoria RAM |
| Peor eficiencia en portátiles o dispositivos móviles | Los SoC de gama alta o muy potentes requieren buena refrigeración |
| Tamaño más grande |
Como veis, el SoC es un sistema fijo, lleva RAM soldada, la frecuencia es menor por núcleo y también necesita una buena refrigeración (esto lo hemos visto también en Apple). Las leyes de la termodinámica son inescrutables para cualquier chip, sea SoC o CPU.
El problema de la CPU está en que el SoC se ha vuelto muy válido conforme se ha avanzado de litografía en los últimos 5 años. Se logra un gran rendimiento con un bajo consumo, de ahí que los procesadores x86 tengan los días contados en dispositivos móviles.
Eso sí, los SoC requieren más frecuencia de RAM, no pueden traer tanta memoria caché (salvo avance de nodo), tienen menos potencia bruta y menor frecuencia por núcleo. Al final, son menos competitivos en términos de rendimiento.
Los SoC están en más dispositivos, solo con pensar en todo el IoT global. Venga, otra tabla para hacerlo fácil.
| Presencia en dispositivos | |
| CPU | SoC |
| Ordenadores sobremesa | Móviles |
| Portátiles | Tablets |
| Mini PC | Wearables (smartwatches, relojes GPS y bandas) |
| Handhelds o consolas portátiles | Cajeros automáticos |
| Routers | |
| Consolas y ciertas consolas portátiles (Nintendo y PlayStation) | |
| Electrodomésticos | |
| Cajeros automáticos, paneles comerciales, etc. | |
| Routers y más dispositivos de red | |
| En los mismos periféricos del PC | |
| Automóviles y demás medios de transporte para el ordenador a bordo y todo el S.O | |
| Maquinaria específica | |
| Servidores y centros de datos (sí, EPYC y Xeon) | |
No hay duda de que la CPU va a convertirse en un componente nicho, mientras que el SoC te plantea más versatilidad y menos trabas a la hora de crear un ecosistema.
Los SoC solo tienen un desafío: lograr un rendimiento TOP en gaming o en herramientas que requieran renderizado 3D potente. Y digo esto porque Apple ya ha demostrado con sus M1, M2, M3, M4 y M5 que son capaces de ejecutar herramientas potentes sin problemas. Sin embargo, los videojuegos sigue siendo una tarea pendiente, no solo para Apple, sino también para Qualcomm, quien se ha metido en portátiles a base de SoCs.
¿Estar en más dispositivos es más positivos? Depende. Si te llamas Samsung, Sony o Apple, sí, es más positivo; si te llamas Arturo o Ángel, te va a dar lo mismo porque buscas una experiencia de usuario TOP, te da igual lo que lleve.
Apple tomó la delantera con la incursión de los SoC con los M1 el 10 de noviembre de 2020, que era el adiós definitivo a su relación con Intel en todos sus productos. Los de Cupertino usaron el M1, M1 Pro y M1 Max para potenciar a todos los MacBook, Mac Mini, iMac, Mac Studio, iPad Pro y iPad Air.
Usaron las instrucciones ARMv8.4A-A con las microarquitecturas Firestorm y Icestorm, eran chips fabricados por TSMC bajo un nodo de 5 nm (N5). La historia la conocéis: fueron un éxito, especialmente en portátiles, logrando una autonomía y un rendimiento súper equilibrado.
Debemos aclarar que los M1 no fueron los primeros SoC para portátiles. Qualcomm y MediaTek ya potenciaban ciertos Chromebooks.
El Blue Team empezó con Alder Lake (12ª Gen), que en portátiles eran los que llevan la sigla «P»o los 12XXXHX. Los lanzaron en 2022 y AMD no respondió hasta Zen 4 en 2023 con los 7040U y los famosos núcleos Zen 4c y Zen 4.
Intel y AMD optaron por usar una arquitectura big.LITTLE con núcleos híbridos (unos potentes y otros eficientes) en procesadores portátiles para competir con los SoC.
Justo en 2023, fue cuando Qualcomm lanzó el Snapdragon X Elite como el primer SoC potente de la historia para portátiles. Al principio, le llovieron las críticas porque su rendimiento no era muy bueno, aunque más tarde lograron remontar mucho con upgrades y optimizaciones.
Tal éxito fue el de Qualcomm con los Snapdragon X Elite, que lanzaron el X Plus como una versión más «light» y económica porque todos los portátiles potenciados por este chip superaban los 1000 euros con creces. Qualcomm optó por una arquitectura Arm y un proceso de 4 nm fabricado por TSMC y la ISA es Armv8.7-A de 64 bits.
A partir de ese punto, es cuando considero que Intel y AMD vieron las orejas al lobo y supieron que el SoC tenía la batalla ganada. Aun así, los SoC todavían no han llegado al «escritorio Windows», es decir, a sobremesas que no sean Apple: aquí los Ryzen y los Core Ultra siguen reinando, aunque más los primeros.
La CPU o procesador x86 seguirá siendo el Rey del escritorio en cuanto a rendimiento gaming y profesional. En portátiles, sí que considero que la CPU puede tener los días contados por el gran avance de los SoC en términos de rendimiento.
Ahora mismo, elegir CPU antes que SoC en un portátil solo se debe a una cosa: el gaming y uso de ciertas herramientas profesionales. Quitando eso, es preferible tener un Apple M o un Snapdragon X Elite o X2 Elite.
¿Por qué? Dan un gran rendimiento y la autonomía es claramente mejor que la de una CPU, algo esencial en un portátil. Así que, considero que los procesadores de gama baja o gama media para portátiles están en peligro de extinción porque los SoC los sustituirán.
Todavía queda por ver que un SoC (Qualcomm o Apple, mismamente) pueda funcionar con una dGPU o tarjeta gráfica dedicada: ese sería el final de la era CPU.
Sí es verdad que la CPU cada vez se convierte en un componente de nicho, ya que en los últimos años se han vendido más portátiles o consolas que ordenadores sobremesa. ¿Estamos volviendo a los 2000s?
Concluiré este duelo entre el SoC vs CPU diciendo que el SoC ha mejorado mucho su puesta en escena, siendo una solución excelente para escenarios donde se requiera buen rendimiento y poco consumo. Apple ha demostrado que también son válidos para escritorio y NVIDIA trabaja con MediaTek en el desarrollo de un PC IA que también serviría para gaming.
Las marcas que lideran SoC son MediaTek, Apple, Huawei y Qualcomm; y las marcas que lideran en CPU son AMD e Intel. No obstante, AMD tiene una cartera de SoCs enorme, llamada EPYC, ¿te suena? Sí, sus chips para servidores o centros de datos, que pueden tener hasta 192 núcleos y 384 hilos junto con una caché de 384 MB alegremente.
De hecho, AMD ya ha impulsado su marca «AMD Ryzen Embedded» desde la serie 7000 usando Zen 4 y Zen 5: SoCs que combinan la arquitectura que vemos en los Ryzen de escritorio con enfoque ligero en APU.
Esto quiere decir que AMD e Intel se han dado cuenta de que el SoC es el futuro y se preparan para ello. Pronto veremos SoC con Windows en sobremesa, tal y como ya lo hace Apple con los Mini o iMac.
Espero que os haya sido de ayuda esta información. ¿Tienes alguna duda? Comenta abajo y te respondemos en breve.
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