Entwicklung von Co-Prozessoren ab 2016

Die Entwicklung eines von Google entworfenen SoC begann erstmals im April 2016. Google CEO Sundar Pichai und Hardware-Chef Rick Osterloh waren sich einig, dass es wahrscheinlich längere Zeit dauern würde, bis das Produkt fertig sei. Osterloh bestätigte in einem Interview mit The Verge im Jahr 2021, dass Google sich frühzeitig entschied einen eigenen SoC bauen zu müssen, da man die vollen Fähigkeiten von KI nicht durch Co-Prozessoren erreichen könne. Pichai fügte hinzu, dass Google auch versucht habe, die Grenzen mit Tensor Processing Units (TPU) zu erweitern, die speziell für KI-Dienste entwickelt wurden. 2017 stellte das Unternehmen ein Team von 76 Halbleiterforschern zusammen, das auf künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (ML) spezialisiert ist und seitdem an Größe zugenommen hat, um an dem Chip zu arbeiten.

Beginnend mit der 2017 veröffentlichten Pixel 2-Reihe begann Google eigens entwickelte Co-Prozessoren in seine Smartphones einzubauen. Der Pixel Visual Core (Pixel 2 und 3) und der Pixel Neural Core (Pixel 4) sollten bestimmte Aufgaben vom Hauptprozessor übernehmen. Der Visual Core diente als Co-Prozessor für computergestützte Fotografie, einschließlich HDR-Fotografie (Multi-Exposure High Dynamic Range), und der Neural Core war für allgemeinere Aufgaben des maschinellen Lernens vorgesehen, einschließlich computergestützter Bilder und Sprachverarbeitung für den Google Assistant.

Entwicklung eines eigenen System-on-a-Chip ab 2020

Im April 2020 hatte Google erhebliche Fortschritte hin zu einem eigens entwickelten ARM-basierten Prozessor für ihre Pixel- und Chrombook-Geräte mit dem Codenamen Whitechapel gemacht. Bei Googles Mutterkonzern Alphabet Inc. hatte Google CEO Sundar Pichai während der vierteljährlichen Vorstellung der Quartalsergebnisse für Investoren im Oktober 2020 seine Begeisterung über die „tieferen Investitionen“ des Unternehmens in Hardware kundgetan, was von einigen als Anspielung auf Whitechapel interpretiert wurde. Zuvor war bestätigt worden, dass Whitechapel nicht rechtzeitig fertiggestellt werden würde, um in das Pixel 5 integriert zu werden, da Google erst im Frühjahr 2020 einen ersten Entwurf des Tensors erhalten hatte. Im April 2021 wurde berichtet, dass Whitechapel die nächsten Pixel-Smartphones von Google antreiben würde.

Offiziell vorgestellt wurde der Chip im August 2021 als Teil der Verkündung des Pixel 6 und Pixel 6 Pro. Somit sind diese Geräte die ersten Pixel-Smartphones, die nicht mehr auf die von Qualcomm entwickelten Snapdragon-Prozessoren setzen. Trotz Vermarktung als neu designter Chip baut der erste Tensor auf den von Samsung entwickelten Exynos-Chips auf, welche diesen auch für Google anfertigen.

Im Oktober 2022 wurde, während der Vorstellung des Google Pixel 7 und Pixel 7 Pro, der dazugehörige Prozessor vorgestellt. Google Tensor G2 ist der Nachfolger, welcher sich jedoch kaum vom Vorgänger unterscheidet. Nennenswerte Änderungen umfassen eine höhere Taktung, eine neuere GPU sowie ein neueres Exynos-Modem.

Am 4. Oktober 2023 stellte Google gemeinsam mit den Pixel 8 Geräten den neuen Tensor G3 vor.

Google Tensor

Google hat für den neuen Prozessor eigens die namensgebende edgeTPU entwickelt. Ein Chip, welcher Anwendungen rund um maschinelles Lernen beschleunigt. Im Vergleich zu anderen modernen SoCs, wie dem Snapdragon 888 oder dem Apple A15 Bionic, konnte der Google Tensor bei ML-Aufgaben bis zu viermal so gut abschneiden.

Beim Aufnehmen von Fotos verwendet das Smartphone beide Kameras, um sicherzustellen, dass Gesichter nicht verschwommen aufgenommen werden. Außerdem werden durch Real Tone verschiedene Hautfarben akkurater dargestellt, Nachtaufnahmen werden schneller ausgeführt und der magische Radierer ermöglicht es, Dinge aus einem Bild nachträglich zu entfernen.

Des Weiteren ermöglicht die erste Generation des Tensors aufgenommene Stimmen nicht nur in Echtzeit zu transkribieren, sondern auch mehrere Stimmen voneinander zu unterscheiden. Texte lassen sich nativ in Anwendungen in verschiedene Sprachen übersetzen.

Google Tensor G2

Die im Vorgänger eingeführte edgeTPU arbeitet nun 20 % effizienter und ist bis zu 60 % stärker. Dabei wird der Prozessor nicht so heiß wie sein Vorläufer.

Eines der neuen Features des Tensor G2 ist es beim Aufnehmen von Videos eine künstliche Schärfentiefe zu erzeugen. Ebenso wird auf den Pixel 7 Geräten das neue Feature Scharfzeichnen in Google Fotos eingebunden, welches es ermöglicht Gesichter auf bereits aufgenommenen Fotos nachträglich mithilfe des weiterentwickelten Tensors G2 zu schärfen.

Google Tensor G3

Der neue Prozessor ermöglicht eine Vielzahl neuer Funktionen im Foto-, Video-, KI- und ML-Bereich. Das komplexeste KI-Modell auf dem Prozessor ist, laut Google, 150 Mal komplexer als es noch im Vorgänger der Fall war.

Vom neuen Chip profitiert bspw. die Spracherkennung, welche nun verschiedene Sprechgeschwindigkeiten sowie Unterbrechungen differenzieren kann; außerdem können Webseiten nun auf dem Gerät vorgelesen und übersetzt werden. Die Qualität der Spracherkennung sei nun auf demselben Level wie die der eigenen Google-Server.

Neue Features sind unter anderem Beste Aufnahme, womit sich Gesichter von Menschen austauschen lassen, sofern mehrere Fotos hintereinander aufgenommen wurden. Auch der Magische Editor ist nun verfügbar. Mit diesem lassen sich Dinge in Bildern bewegen, skalieren und farblich anpassen. Ebenfalls durch den neuen Prozessor ermöglicht worden, ist der Magische Audio-Radierer, welcher verschiedene Geräusche aus Videos entfernen kann.

Das Feature Real Tone wird nun (bisher nur für Fotos verfügbar) auch in Videos angewandt.

Erstmal unterscheidet Google auch zwischen den Software-Features der Standard-Pixel-Version und der Pro-Version. Auf dem Google Pixel 8 Pro werden nämlich noch Nachtsichtvideo, ein verbesserter Magischer Radierer, als auch eine Funktion, welche es ermöglicht Bilder mit KI-Upscaling zu vergrößern, angeboten.

Google Tensor

Die erste Generation des Tensors wurde weitgehend positiv aufgenommen. Jordan Palmer von Tom’s Guide lobt die verbesserten Videoaufnahmen sowie die KI-Features beim Pixel 6. Gleiches loben Marques Brownlee sowie Julian Chokkattu von Wired. Lily Hay Newman hebt die Sicherheitsfähigkeiten des Chips als einen der stärksten Verkaufspunkte hervor. Jacon Krol von CNN unterstreicht die flüssige und schnelle Performance.

Jimmy Westenberg von Android Authority’s kritisiert die hohen Temperaturen sowie die schwierige Einschätzung der Langlebigkeit des Chips, trotz guter KI-Leistung. Ryne Hager von Android Police ist mit der Leistung des Chips zufrieden, kritisiert allerdings, dass Google nicht noch länger Updates biete in Anbetracht der Tatsache, dass nun keine Qualcomm-Chips mehr verbaut würden. TechRadar-Autor James Peckham hebt den Tensor als entscheidendes Feature hervor. David Lumb beschreibt die Performance als „stark, aber nicht Spitze“.

Google Tensor G2

iKnowReview lobt die erneut flüssige Performance, Verbesserungen beim Fotografieren sowie die geringere Hitzeentwicklung. Marques Brownlee sieht die deutlich schnellere KI-Performance sowie die gesteigerte Effizienz positiv.

Robert Triggs kritisiert die GPU des Tensors, welche in manchen Szenarien gar schlechter als der Vorgänger ist.