Mac の Apple Silicon への移行が ARM よりも大きい理由

一部の観察者は、Mac を Intel プロセッサから移行するという Apple の大きなニュースが、この移行を「ARM」への移行と呼んでいなかったことに驚いた。代わりに、Apple の最高経営責任者 Tim Cook は、これを Apple Silicon への移行として導入しました。その理由は次のとおりです。

のA12ZAppleが現在最新のLiDARで使用しているチップiPad Proそしてその第一世代アップルシリコンのチップマックミニ開発者トランジションキットARM CPUコアが組み込まれています。しかし、この ARM アーキテクチャ CPU は、Apple が Mac で Intel チップから遠ざかっている最大の理由ではありません。

Apple は、自社のカスタムシリコンを「SoC」 (System on a Chip) と呼んでこれをほのめかしました。 Apple は過去 10 年にわたり、一般的な PC に必要なチップのロジックボード全体を 1 つのチップに組み込み、量産して iPhone、iPad、アップルTVそしてさらにホームポッド。

この統合の主な利点は消費電力です。 ARM は、ワットあたりの優れた計算パフォーマンスを提供するライセンス付きの CPU リファレンスデザインコアを提供し、Apple が ARM を SoC 設計の中心コアにすることになりました。 ARM コアは、加速度計、ジャイロスコープ、気圧計からのデータを監視し、デバイスが時間の経過とともにどのように動くかを効率的に追跡する Apple の M シリーズコンポーネントの基礎でもあります。

Apple Siliconの消費電力とチップのパフォーマンスの関係

ベースバンドモデムクアルコムから供給されるモバイルネットワークへの接続を処理するための ARM プロセッサコアも組み込まれていますが、これらのチップの価値のほとんどは、その中心となる標準ベースの CPU コアだけではなく、コンポーネントと独自のソフトウェアのトータルパッケージによってもたらされます。

ある意味、Apple の SoC での ARM コアの使用は、OS 自体での Unix の使用と似ています。どちらも事実上、低レベルのテクノロジー層の操作を標準化する仕様です。 Mac が単なる Unix システムではないのと同じように、Apple の SoC は単なる ARM プロセッサではありません。

クアルコムのモデムと同様に、Apple が A シリーズ SoC に追加するカスタマイズ、最適化、独自の作業の追加レイヤーにより、パッケージは基本コンポーネントよりもはるかに価値のあるものになります。

その現実は、Apple のカスタムシリコンが単なる「ARM チップ」をはるかに超えていることに反映されており、Apple の SoC が、Qualcomm、Nvidia、Samsung などが開発した他の ARM ベースの SoC よりも優れたパフォーマンスを示している理由の説明に役立ちます。

Apple Silicon は ARM 以上のものを Mac にもたらします

Apple は、将来の Mac を強化するカスタムシリコン SoC の一連の機能を強調しました。単純に ARM CPU コアに移行すること自体は、その 1 つですらなかった。 Apple が自社シリコンへの移行で強調した利点のほとんどは、SoC の独自のカスタム開発機能に言及していました。

これらには、高効率のオーディオ処理、低電力ビデオ再生、高度な電源管理、高性能ストレージコントローラー、機械学習アクセラレータ、Secure Enclave、パフォーマンスコントローラー、高品質カメラプロセッサ、暗号化アクセラレーション、ニューラルエンジン、 Apple GPU、およびユニファイドメモリアーキテクチャ。

Apple は、Neural Engine を使用して Final Cut Pro タスクを高速化するなどの例を挙げて、自社の Apple Silicon を使用するメリットを特に強調しました。私たちは最近、Alogoriddim の新しいプロファイリングを行いました。djayプロAI、同様にニューラルエンジンに頼って、まったく新しい種類の洗練されたオーディオ処理を可能にします。今後、開発者は Apple のカスタム推論エンジンをますます高度に利用して、単なる ARM 機能ではない機械学習や人工知能のタスクを処理するようになるでしょう。

さらに、最新の Mac の問題で最も苦情が寄せられているのは、標準以下の Web カメラが低品質の画像を提供することです。最新の iOS デバイスは、Apple の洗練されたイメージシグナルプロセッサを利用して、主にカスタム ISP シリコンによって駆動されるコンピュテーショナルフォトグラフィーで驚くべき偉業を実行します。同じ SoC を使用することで、Apple はこれらの画像処理の向上を Mac にもたらすことができます。

Apple GPU の独自の TBDR 設計は、iOS ゲームが優れたパフォーマンスを発揮できるように最適化された低メモリグラフィックスアーキテクチャを初めて Mac にもたらします。これは、Sega Dreamcast を駆動するのと同じ GPU アプローチであり、Sony がハンドヘルドの駆動に使用したものです。PS Vita。

「モバイル GPU」が既存の Mac GPU と競合できるパフォーマンスを発揮できるかどうかを疑問視する人もいますが、Apple の幅広いグラフィックスアーキテクチャは、すでに 10 年近くにわたって高解像度 Retina ディスプレイ iPad を推進してきました。金属、さまざまな用途に最適化アップルアーケードiOS デバイスではすでに優れたパフォーマンスを発揮するタイトルが、ハイエンドの Intel Mac のファンを刺激しつつ、追いつくのに苦労しています。これはタイトルが iOS 向けに最適化されていることも一因かもしれませんが、新しい Apple Silicon Mac が Intel Mac のグラフィックスに追いつくのに苦労しないことを示唆しています。

同様に、Apple の最新の SoC を搭載した iOS デバイスは、Intel Mac では恥ずかしいほど遅くなる可能性がある暗号化とデコードのタスクを高速で実行できます。 Apple は、最新のシリコンを搭載した Mac により高品質が可能になると特に指摘しましたサイドカーiPad との接続は現在可能であるよりも可能です。

これらの例は、ARM によって Apple にライセンスされた一般的な機能ではありません。Apple で開発されたカスタムシリコンの作品です。クアルコムなどの他の SoC ベンダーは、これらの機能の一部について独自の実装を開発していますが、それらは単に汎用の ARM ライセンス設計のコンポーネントではありません。

Intel 独自の x86 コアプロセッサには、同社独自の統合 GPU やメディア処理ロジックなど、これらの機能の一部の独自バージョンも組み込まれています。 Apple が Intel の Core パッケージから独自の SoC 設計に移行したいという願望は、Apple が自社のシリコンの方が優れていると考えていることを示しています。

さらに、すでに iOS 向けに開発された多くのカスタムソフトウェア最適化 (Metal グラフィックスなど) を Mac に直接持ち込むことができ、両者は Apple 独自の洗練されたシリコンへの同じアクセスを共有します。現在、Apple は、iOS 用と Mac で使用される GPU 用の 2 つのバージョンの Metal を開発する必要がありました。

つまり、Apple は単に恣意的に「x86 から ARM へ」移行しているのではなく、カスタムシリコン作業を利用して Mac のパフォーマンス、機能、緊密な統合を強化しているのです。「ARM への移行」は、Apple が独自のカスタムシリコンを使用したいと考えていることの副作用のようなものです。これまで Apple は、次のようなカスタム機能を処理するために、T2 などのヘルパーチップを Intel Mac に追加することに限定されてきました。タッチIDそしてタッチバー。

Xcode は Apple Silicon に対応する準備ができており、おそらくしばらく前からそうなっていました。

したがって、Apple が「ARM に移行している」と言うのはまったく不正確で誤解を招きます。なぜなら、Apple が Mac を自社の SoC に移行することで行っている本当の移行には、自社の Apple Silicon を業界のリーダーにするためにすでに行ってきた取り組みを活用することが含まれるからです。

Apple の動機は Microsoft の ARM への移行とは異なります

さらに、macOS は、「ARM 上で Windows 10」を実行するように設計された Raspberry Pi や Qualcomm 8cx の「常時接続」PC 上では動作しないため、一般的な意味では ARM に移行していません。

Microsoft は、最初は Windows RT、そして最近では ARM 上の Windows 10 で、ARM 上で Windows を提供する試みを複数回行ってきました。 Apple が自社の取り組みをこれらの取り組みと結びつける理由はない。理由の 1 つは、Apple の動機がまったく異なるためである。

Microsoft は、主に ARM モバイルチップの低消費電力特性と、クアルコムの Snapdragon プロセッサに統合されたモバイルデータモデムの利点を活用するために、Windows に ARM サポートを追加したようです。 Microsoft は Intel から離れているわけではないことに注意してください。 ARM ハードウェアのサポートが追加されています。

そのため、既存のコードをより多く再利用して新しい Mac 上で iOS アプリをネイティブに実行できるようにする Apple の自社 Apple Silicon への統合とは異なり、Microsoft は統合ではなく開発努力を増やすという全く異なる目標を追求している。

より優れたパートナーを活用して規模のメリットを実現

2006 年の Apple の Intel Mac への移行は、新しい PowerPC チップを開発するはるかに小規模なエコシステムではなく、Windows と Intel に有利な PC 業界の規模の経済を活用する取り組みでした。事実上、PC に関連するすべての経済活動が、Intel のチップへのイノベーションと投資を推進していました。しかし、PC の売上はその後頭打ちとなり、x86 プロセッサの急速な投資と進歩を促進する予測可能な成長は見込めません。その理由の 1 つは、スマートフォンやタブレットのモバイル化であり、価値観の変化の多くは Apple によって推進されています。

並行して、Apple による iOS および iPad ユーザーの大規模なモバイルプラットフォームの開発により、規模の経済が推進され、Apple 独自のカスタム SoC が有利になりました。 Apple のモバイルからの収益は、カスタムシリコンの高度な進歩に資金を提供するだけでなく、Apple のオペレーティングシステム、開発ツール、ファーストパーティアプリ、サードパーティ App Store エコシステムの急速な進歩にも役立ちました。

さらに、インテルよりも Apple シリコンに有利なもう 1 つの重要な開発があります。それは、TSMC での高度なチップ製造です。 Intel がプロセッサ設計とチップ製造プロセスの大幅な改善に苦戦している一方で、Apple のチップ製造パートナーである TSMC は、チップ生産における大幅かつ洗練された進歩を実現するという点で一貫した進歩を遂げています。

その結果、Apple の SoC 設計は生産効率の恩恵を受け、より小さく、より速く、より効率的に、より安価に生産できるようになります。これも、ARM 自体とはあまり関係のない方法で Apple Silicon を強化しました。

TSMCのチップ生産は非常に洗練されており、部分的には自社の取り組みによるものであり、部分的には先端シリコンの開発を支援する米国のパートナーによるものであるため、米国は米国のチップ設計ツールベンダーへの依存を利用してTSMCの生産を阻止している。ファーウェイ向けチップの製造ファーウェイが実際に中国からどれだけ独立しているかについての透明性があまりにも低く、中国政府から過大な支持を得ているという論理の下で。

この政策のメリットに関係なく、この結果、TSMCはファーウェイの事業損失に代わる顧客ベースの拡大が急遽必要になった。これは Apple にとって幸運な出来事であり、これにより、カスタムシリコンの大量またはより多様な注文をより柔軟に処理できるようになります。

ティム・クック氏、WWDC 2020にてApple Siliconウェーハを手に

同時に、ARM自体も現在、中国企業が過半数を所有しているため、同様の問題に直面している[説明: ARM Ltdは大部分がソフトバンクによって所有されている。中国市場にサービスを提供する同社のARM中国ベンチャーのみが過半数を中国企業が所有している。]このため、Apple は ARM の知的財産に代わるものをさらに検討する必要があります。 Apple はおそらく、Imagination Technologies で実証したのと同じ種類の ARM リファレンス設計からの距離を置く独立性を追求する可能性があります [Imagination は現在中国の投資家によって過半数を所有されていることに注意してください]。 Apple は最終的に、Imagination へのライセンス依存を減らしたカスタム GPU を開発しました。 ARMに関して同じことをすれば、最終的には将来のApple Siliconでカスタムの「Apple CPU」が登場する可能性がある。

これらすべてが、Apple がインテルからの移行を、賭けを回避するために ARM と提携するマイクロソフトのような動きではなく、独自のテクノロジーへの移行として枠組みを設けている理由に貢献している。