Apple の iPad の内部: A4 プロセッサ

Appleは、初代iPadの発表中に、新しいデバイスがA4という名前の新しいApple設計のチップ上のシステムを使用することをさりげなく指摘したときに眉をひそめました。同社の将来のカスタムシリコン計画は、非公開ARM設計会社Intrinsityの買収後、さらに急速に拡大する可能性がある。

点と点を結ぶ

iPad の最初の発表以来、同社は 1GHz のクロック速度以外の A4 SoC の実際の仕様についてほとんど説明してきませんでした。

スティーブ・ジョブズ氏はiPadイベントのステージで、「我々にはA4と呼ばれるチップがある。これは、iPadに動力を供給する、我々がこれまでに開発した中で最も先進的なチップだ。プロセッサ、グラフィックス、I/O、メモリコントローラー — すべてがこの 1 チップに含まれており、それが絶叫します。」

同社の一般的なモバイル SoC 戦略を除けば、A4 についてはほとんど公に知られていませんでした。その戦略については、AppleInsiderに基づいて独自のカスタムプロセッサを設計する同社の取り組みを文書化する証拠のネットワークが拡大しています。ARM アーキテクチャそして、グラフィックスとビデオコアを組み込んでいます。想像一年を通して出現しました。

同年、アップルは買収したPAの種子は、先進的で特殊な PowerPC プロセッサの開発に取り組んでいたファブレスのチップ設計会社です。その直後、ジョブズ氏はこう語った。ニューヨーク・タイムズ, 「PA SemiはiPhoneとiPod用のSoCを手がける予定です。」

ワイルドなレポート

新しいチップについては何も報告すべき内容がないため、さまざまな情報源が推測に基づいて話をでっちあげ始めたようだ。ブログ「Bright Side of News」に次の記事が掲載されました。報告1月下旬の発表によると、A4にはCortex-A9 MPCore（nVidia TegraやQualcomm Snapdragonのプロセッサと同一）とARM設計のMali 50シリーズGPUコアが搭載されているという。

2月末、ジョン・ストークスは、アルステクニカ 論破されたその以前のレポートでは、代わりにA4は単一のCortex-A8 CPUとPowerVR SGX GPUであると述べ、「特筆すべきことはない」と付け加えた。ストークス氏は、A4はカメラ処理機能を省略することで電力を消費するため、スマートフォンでの使用には適さないと書いている。

別のレポートが掲載されていますニューヨーク・タイムズ2月には、Apple、Nvidia、Qualcommがそれぞれ独自のARMベースのチップの開発に取り組んでいると述べ、その後「これらの企業がスマートフォン用チップをゼロから開発するには約10億ドルの費用がかかる可能性がある」と述べた。ライセンスを受けたARM設計に基づくSoCの開発は「チップをゼロから作る」わけではなく、10億ドルもかからないが、この記事はAppleがA4に10億ドルを費やしたとする一連の報道を引き起こした。

ASICか否か

カスタム ASIC (特定用途向け集積回路: 多くの顧客による広範な使用を目的とした汎用部品ではなく、特定の目的を果たすために企業によって作成されたチップ) の設計にかかる実際のコストは、全員で 1,000 万ドル近くになります。半導体市場で 15 年のベテランである JC Rebic 氏によると、関連する研究開発が重要です。そして、ARM SoC を採用することで、Apple が設計の取り組みをゼロから始めているわけではないことは明らかです。

以前の iPod および iPhone モデルでは、Apple が汎用の ARM SoC を使用していました。これは、企業がこれらのチップの独自バージョンを作成するためにお金を払うことに実際の価値がなかったためです。これにより、Apple はこれらの製品のハードウェア設計、ファームウェア、クライアントソフトウェア層に注力できるようになり、ここで同社は付加価値を付け、他の MP3 や電話デバイスとの差別化を図ることができました。

ただし、Apple は長い間独自の ASIC を開発し、オリジナルの 68k 搭載 Macintosh から PowerPC Mac のチップセットに至るまで、さまざまなサポートチップをカスタム設計してきました。実際、Apple が Intel の CPU に加えて Intel の既製チップセット (I/O やメモリ管理などの機能を処理する) を使用し始めたのは、Intel への移行期になってからでした。

Intelの移行中にその設計役割を新しいパートナーに委任できることを期待してASICチームの大部分を大幅に縮小した直後、Appleは再び独自のカスタムシリコンをもっと作りたくてウズウズしているように見えた。インテルの歩行者向け設計から逃れる。アップルファーストエヌビディアと提携インテルよりも先に革新的な新しいシングルチップチップセットを使用する新しいパートナーシップをブロックした最新のプロセッサを独自の関連チップセットに結び付けることで実現します。

PC プラットフォームのコモディティ化により、Apple には Mac 用のカスタムチップを開発する余地が残されていますが、モバイルの分野では、同社には製品を差別化する機会がはるかに多くあります。 A4は、誰でも購入できる汎用部品に依存するのではなく、独自のSoCを作成するというAppleの選択の成功を実証することになるだろう。

ファブ内コスト

Rebic氏は、チップのコストは、1枚のウェーハ（チップのダイサイズの産物）上にいくつのデバイスを製造できるか、そしてそれらのチップのうち何個が最終的に期待される仕様を満たす性能を発揮するか（歩留まり）によって決まると説明した。 Intel のような汎用チップメーカーでは、Core 2 Duo などのチップのウェハを製造し、それぞれをテストして確実に動作する速度を確認し、その能力に基づいて高品質のバッチで (さまざまな価格で) チップを販売するのが通例です。指定された速度で走行します。

Apple はサードパーティに販売するためではなく、自社使用のために A4 を作成しているため、さまざまなレベルの定格速度を作成する必要はありません。同社は 1 枚のウェーハからできるだけ多くのチップを作成し、それらすべてが 1GHz で動作できるようにしたいと考えています。 Rebic 氏は、実際のチップの製造コストは 500 万ドル未満と見積もっていましたが、設計コストには 75 人のエンジニアによる年間約 3,000 万ドルと、Apple が PA Semi の買収に支払った 1 億 7,500 万ドルも含まれることになります。

これらすべてのコストがかかることを考慮すると、Apple が単に Samsung から SoC を購入する場合よりも独自の SoC を作成することで得られる利点は、特に数百万台前半でしか販売されないと予想される iPad のようなデバイスでは、それほど大きくないようです。しかし、Apple は生産量を増やすにつれて、iPod/iPhone 市場の規模の経済をますます活用して、自社のカスタム SoC をより安く、より優れたものにすることができます。

コストの問題に関しては、Appleは、1GHzで正しく動作しないA4部品を取り出して、すでにARMチップを使用している同社の無線ルータのAirMacラインナップなど、別の製品に再利用することで、チップの歩留まりを改善できる可能性がある。あるいは、「たとえば、A4 ダイを使って、より小型 (安価な) パッケージに入れて、iPhone のクロックを下げて (歩留まりを良くして) 」と Rebic 氏は言います。

同社は、製造コストがさらに低くなる可能性がある「A3」などの新しい縮小設計を単純に作成するという選択肢も検討することができる（ダイが小さくなり、歩留まりが向上する）。また、Apple が大量の需要を生産している限り、実際のシリコン設計と製造コストは比較的わずかであるため、A4 設計の改善や拡大を続けるのに大きな出費に直面することはありません。

内側のカスタムデザイン

当面の大幅なコスト削減はなく、Apple が A4 を開発した主な動機は機能と最適化にあったようです。

iPad が行う必要のないことを行うための汎用シリコンを省略できることに加えて (たとえば、スマートフォン向けの多くの汎用チップには、iPhone や Android でさえも使用しない Java を高速化するためのハードウェアサポートが組み込まれています) MP3 チップには Microsoft の WMA および WMV コーデックのサポートが含まれていることが多く、一般的な SoC には iPad にはないデバイスやインターフェイスの I/O サポートが含まれている可能性があります)、Apple には描画できるデータの豊富なリポジトリもあります。独自のプロセッサーで微調整された最適化を作成します。

それは、Apple が独自のオペレーティングシステム、Web ブラウザ、Cocoa Touch 開発プラットフォームも開発しており、サードパーティパートナーの 150,000 を超えるアプリのニーズに密接に関わっているためです。これにより、同社はどの命令が最も頻繁に使用されているかを正確に把握できるようになり、これらのタスクを高速化するハードウェアのカスタムサポートを組み込むことが可能になります。

QuickTime 再生、JavaScript 実行、その他の主要なタスクは、SoC 上のハードウェアを活用するように最適化できます。もちろん、これが、Apple が Mobile Safari ブラウザ内でクローズド Flash プラグインを実行することにまったく興味がないもう 1 つの理由です。Adobe は、iPad が汎用プラグインよりも桁違いに優れた Flash を実行できるように高度に最適化されていることを確認することに特別な関心を持っていないからです。 Android または webOS 用に提供されているランタイム。さらに、Apple は、新しいプラットフォームを Farmville を実行するための本当に洗練された方法に変換するためだけに、自社の最適化の取り組みを骨抜きにすることを望んでいません。

Apple がカスタム SoC の A4 または将来のバージョンに追加する可能性のあるその他のハードウェアベースの最適化またはカスタマイズには、コーデックまたはデータ暗号化の追加アクセラレーション、高度な電源管理、およびカーネルのセキュリティモデルを破壊することをより困難にするセキュリティモジュールが含まれます。脱獄です。」

Appleがジェイルブレイクに反対している理由は、ジェイルブレイクによって大量のエラーメッセージやユーザーの不満が大量に発生するだけでなく、アプリの盗難が蔓延し、大量販売による安全で低コストのモバイルソフトウェアというApp Storeの大成功モデルを損なう可能性があると同社が主張しているためである。

AppleがIntrinsityを買収すると噂される

独自のカスタム SoC を構築するという同社の明らかな大規模かつ長期計画に沿って、Apple は非公開の ARM 設計会社である Intrinsity を買収したと噂されています。Intrinsity は「低消費電力の静的設計技術で特によく知られている」とのことです。ある注記発行者エレクトロニクス設計、戦略ニュース。

報告書はIntrinsityを「マイクロプロセッサー部門とイノベーター部門の両方でEDNイノベーション賞の最終候補者」と評し、同社が「A4のCPUコア技術プロバイダーになる可能性がある」と述べた。

Apple と Intrinsity の関係、そして A4 自体のまだ隠された詳細についての詳細は、iPad が一般向けに発売される今週末に明らかにされるはずです。