Nintendo Switch: Mehr Leistung und Laufzeit dank Nvidias Tegra X1 Update

Nvidia arbeitet an einem neuen Chip - erste Details dringen an die Öffentlichkeit.

Die diesjährige E3 lieferte beeindruckende neue Switch-Software, doch die Hoffnung, Nintendo würde seine gerüchteweise in der Entwicklung befindlichen Switch-Hardware-Revision enthüllen, waren vergebens. Die heiß erwarteten neuen Geräte waren nirgends zu sehen - sollten aber in nicht allzu ferner Zukunft zu sehen sein - und obwohl wir nichts über ihre physische Bauweise wissen, wird es in Sachen des Siliziums, das sie antreiben wird, schon konkreter. Der Standard-Tegra X1 der Switch entwickelt sich weiter und die Anzeichen verdichten sich, dass sowohl die die gemunkelte Switch Mini als auch die Switch Pro mögliche Ziele für den neuen Chip sind, der bessere Performance, längere Batterielaufzeit - und vermutlich sogar beides liefern soll.

Die Geschichte vom Upgrade begann letztes Jahr, genauer gesagt um März 2018 - als Nintendo die 5.0 Version der System-Software veröffentlichte, intern als Horizon bekannt. Neben dem Support für die Standard "t210"-Version des Tegra X1, Codename Logan, wurde da auch eine bisher unbekannte Revision erwähnt, der T214, genannt Mariko. Die Codenamen für Nvidias Tegra-Reihe basieren auf Superheldennamen (der Tegra X2 heißt Parker), aber Mariko ist etwas anderes. In den Comics war Mariko eine "Love interest" für Logan beziehungsweise Wolverine - woraus man ableiten könnte, dass es sich um einen Partner-Chip handeln muss, kein neues Produkt. Abgesehen davon wurde wenig anderes enthüllt, wenngleich Mariko scheinbar über 8BG Speicher verfügt, was einer möglichen Verdoppelung des Speichers entspräche - beziehungsweise 2GB mehr als in Dev Kits steckt (wir konnten uns auf der E3 eines ansehen - es verzeichnete 6GB RAM im Entwicklermodus, 4GB im Retail-Modus).

Aber was t214/Mariko tatsächlich ist und wie es sich vom Standard-Tegra unterscheidet, war nicht unmittelbar offensichtlich - aber es schien über das Schließen der Sicherheitslücke, mit der Hacker so viel Spaß hatten, hinauszugehen. In den letzten Wochen kam allerdings Bewegung in die Geschichte. Die ursprüngliche Switch kam zur selben Zeit heraus wie eine Hardware-Revision von Nvidias Tegra X1, die in der 2017er Revision der Shield Android TV Microkonsole Einsatz findet - und nahezu identisch mit dem Chip der Switch ist . Indizien deuten darauf hin, dass das jetzt noch einmal passiert - im Developer Console Device Katalog von Google Play ist ein neues Shield aufgeführt, das auf einem t210b01 Chip basiert. Was also ist die Verbindung zwischen dem Prozessor und dem t214 Mariko?

Was verbindet eine neue Shield Android TV Revision mit der nächsten Nintendo Switch? Darum geht's in diesem Video.

Um diese Anworten zu bekommen, richteten wir uns an ResetEras Thraktor, dessen kurzes Posting das fehlende Glied zwischen den beiden Prozessoren fand und so gut wie bestätigte, dass es sich um ein und denselben handelt. Sein ResetEra Thread ist kurz angebunden, aber Thraktor lieferte uns die entscheidenden Hinweise, die Geschichte ein wenig besser zusammenzupuzzeln - und alle Informationen sind frei zugänglich, wenn man nur weiß wo und wie tief man buddeln muss. Abseits der Switch wird Tegra-Hardware typischerweise in Open-Source-Umgebungen wie Linux und Android eingesetzt, was bedeutet, dass sich jeder die Quelle anschauen und adaptieren kann.

Github Beiträge wie dieser hier und der hier ersetzen t214 mit t210b01 mit dem Hinweis, "Should use t210b01 in any code/comment". Auch andere Hinweise setzen die beiden Prozessoren miteinander in Verbindung - hier, hier und hier, zum Beispiel - wo ähnliche Notizen den t214 erwähnen, während in Code- oder Dateinamen von t210b01 die Rede ist. Ein weiterer Beweis, auf den Thraktor uns anstubst, ist, dass Nvidia den MAX77812 Voltage Regulator für den neuen t210b01 einsetzt und die exakt selbe Komponente wird in der Switch Firmware für den t214 genutzt.

Wie es aussieht, scheint es so gut wie sicher: Was für ein Prozessor auch immer im kommenden Shield Android TV zum Einsatz kommt, er wird von Nintendos Firmware seid etwa 15 Monaten unterstützt. Was wir bislang nicht wissen, ist, was der Chip wirklich ist. Eine Komponente, die toll zu einer neuen Switch gepasst hätte, können wir leider ausschließen: Den Tegra X2. Der läuft deutlich schneller, verdoppelt die Speicherbandbreite und besitzt eine ähnliche GPU wie der X1, während ihm die ARM A57 Kerne des t210 erhalten bleiben. Tegra X2 hat in bereits in Autos und der Magic Leap AR-Brille ein Zuhause gefunden, aber seine Bezeichnung t186 schließt aus, dass es sich um Mariko handelt. Was auch immer die überarbeiteten Switch-Konsolen und die neue Shield antreibt, ist etwas anderes.

Nintendo kratzt bereits an der Grenze des Machbaren der normalen Switch - mit CPU-Boosts für schnellere Ladezeiten zu aggressiveren GPU-Clocks, im mobilen Modus.

Und an diesem Punkt weicht konkretes Wissen möglicherweise bereits veralteten Spezifikationen und einer guten Portion Theorie. Einen weiteren t210 zu produzieren - wenngleich in einer b01-Version - suggeriert die gute alte Art der Hardware-Revision, eine neue Version eines existierenden Chips. Die Chancen stehen nicht schlecht, dass man sich vom alten 20nm-Fertigungsprozess des Tegra X1 abwendet, mit einer aktuelleren Herstellungsmethode eine Menge Geld spart und so die Produktreihe auffrischt. Bis zu einem gewissen Punkt erlaubt ein kleinerer Chip höhere Frequenzen, außerdem laufen sie auf niedrigerer Spannung. Kurzum: Ein Refresh wie dieser erlaubt der Switch möglicherweise eine bessere Performance, weniger Hitze, höhere Batterielaufzeit bei geringeren Fertigungskosten.

Es gibt auch Hinweise, dass das wirklich der Fall ist. DVFS Tabellen für t210b01 sind verfügbar und sie lassen sich mit dem Standard-t210 vergleichen. Die aktuelle Leistungsaufnahme ist geringer und während die CPU- und GPU-Taktungen, die der t210 unterstützt, beibehalten werden, sind höhere Taktungen verfügbar.

Das GPU-Limit des Tegra X1 - in den Spezifikationen mit 1GHz angegeben, auf der Switch mit maximal 921 MHz getaktet - wird auf 1,267 GHz auf dem neuen Prozessor angehoben. Es muss dazugesagt werden, dass diese Taktungs-Daten für den neuen Chip relativ alt sind und einen möglicherweise nicht finalen Versuchs-Chip beschreiben. Der finale Chip, der in die Produktion geht, kann sich davon unterscheiden. Aber es gibt einen Hinweis, in welche Richtung Nvidia mit diesem Chip gehen möchte.

Natürlich werden Nutzer, solange sie nicht die Switch mit einem Exploit knacken und mit Tools wie SysClk übertakten, nie Zugang zu der maximalen Leistung des Tegra X1 in ihrer Konsole haben. Auch wenn Nintendo selbst die Switch auf verschiedene interessante Arten 'übertaktet'. Geringere Taktungen verlängern die Batterielaufzeit und produzieren weniger Hitze, was wiederum für die Kühleinheit der Konsole gut ist. Aber trotzdem, Nintendo hat die Option, mit den Verbesserungen des Prozessors nicht nur die Effizienz und Laufzeit zu optimieren, sondern auch die Leistung.

Hier John Linneman über einige der Switch-Titel der E3 2019, darunter Luigi's Mansion 3 und Marvel Ultimate Alliance 3.

In Bezug auf die Verbesserungen des t210b01 scheint es einen Wechsel vom 20nm-Prozessor-Design hin zum 16nm FinFET-Design zu geben. Aber dann war der Tegra X1 immer ein Exot, ein Chip in aktiver Produktion mit einem experimentellen Produktionsprozess, den Nvidia nie für seine Mainstream-GPUs weiterverfolgte. Das wirft die Frage auf, ob die Firma das gleiche Verfahren mit dem Nachfolger verfolgt, indem sie sich die Kosten der Erforschung der 7nm-Technologie praktisch mit Nintendo teilen. Nur ein Zerlegen der neuen Switch-Revision(en) kann die physischen Dimensionen des Chips zeigen und so belegen, wie t210b01/t214 hergestellt wurde, aber der Takt-Zuwachs in den DVFS-Tabellen deutet 16nmFF an, ein ausgereifter Prozess und passend für eine massenproduzierte Konsole.

Es ist auch wichtig, zu erwähnen, dass t210b01 mit dem originalen Tegra X1 vollständig kompatibel zu sein scheint. Die DVFS-Tabelle listet alle Taktungen für den neuen Chip auf, nicht nur die maximalen. Die Modi, die in der originalen Switch genutzt werden, sind alle mit aufgelistet, es ist nur so, dass die Liste länger ist, mit mehr Taktungen am oberen Limit. Das bedeutet auch, dass es möglich sein könnte, eine Switch Mini bei gleicher Performance nicht nur länger laufen zu lassen, sondern auch leise. Gleichzeitig könnte es durch die höhere Performance auf der GPU-Seite bessere Framerates bei Spielen geben, die dynamisch ihre Auflösung skalieren. Ausgehend jedoch von den Taktungen in den Nvidia-Dokumenten - die veraltet sein könnten - gibt es keinen relevanten Sprung in der Leistung des Systems insgesamt. Keinen "Generations-Sprung", nicht einmal etwas wie den Wechsel von 3DS zu N3DS, aber auch ohne einen solchen Sprung wäre es ein wertvoller Zugewinn.

Auch wenn man wohl davon ausgehen kann, dass Nintendo die neuen Leistungs-Modi einer potenziellen Switch Pro an neue Spiele oder Patches für existierende bindet, haben Tools wie SysClk doch gezeigt, dass praktisch jedes Spiel mit Übertaktung laufen kann, auch wenn das Mehr an Netto-Leistung dabei von Spiel zu Spiel stark schwanken kann. Auch wenn die Hoffnung darauf gering ist, ein Modus im Stil der PS4 Pro mit einem Boost für ältere Titel, ist denkbar. Auch wenn es andere Konsolen als Beispiel dafür gibt und es möglich ist, ist es jedoch unwahrscheinlich, dass Nintendo dem Nutzer direkt die Möglichkeit zur Übertaktung gibt. Aber man darf ja mal hoffen.

Also, die Bühne ist bereit, etwas scheint zu passieren, das neue Tegra X1 Silizium ist mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit auf dem Weg und es gibt eine Vorstellung davon, was es kann. Und als Bonus, ein ordentlicher GPU-Leistungszuwachs würde auch Nvidias Shield TV nicht schaden, damit Spiele darauf noch besser laufen. Die Switch ist sicher der Hauptfokus hier, aber es könnte eben auch einen neuen Formfaktor und einen geringeren Preis für Nvidias kleine, beeindruckende Streaming-Box bieten.

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Über den Autor:

Richard Leadbetter

Richard Leadbetter

Technology Editor, Digital Foundry

Rich has been a games journalist since the days of 16-bit and specialises in technical analysis. He's commonly known around Eurogamer as the Blacksmith of the Future.

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