Arm と Apple Silicon の歴史

数十年前、Apple は自社製品とテクノロジー業界全体の両方に革命を起こす道を歩み始めました。ここが Apple Silicon の始まりであり、これからどこへ向かうのかです。

アップルコンピュータは創業当初から、コア部品を他社製に依存してきました。 Apple I の心臓部には MOS Technology 6502 チップが搭載されていましたが、回路基板を含む他のオリジナルのハードウェアのほとんどは共同創設者の Steve Wozniak が設計しました。

Apple は成長するにつれて多くのテクノロジーの発明と特許取得を続けましたが、マシンに動力を供給する主要なチップである CPU の提供は常に他社に依存していました。長年にわたり、Apple のチップサプライヤーは Motorola であり、その後 Intel になりました。

振り返ってみると、他の企業とのこの必要な関係、多くの場合、Apple がさまざまなレベルで競合する企業との関係が、共同創設者兼 CEO の考えではなかったのは明らかです。スティーブ・ジョブズ欲しかった。 Apple は Motorola や Intel のスケジュールに翻弄され、時には出荷遅延が発生し、Mac の販売に悪影響を及ぼしました。

ジョブズ氏が 1997 年に Apple に戻るまで、Apple は Advanced RISC Machines という会社を利用していましたが、後に正式名称は「Advanced RISC Machines」となりました。アーム・ホールディングス PLC、Newtonハンドヘルド用のチップを設計します。ジョブズ氏はCEOに就任すると、PDAファンの抗議にもかかわらず、即座にデバイスを廃止した。

幸運なことに、Arm は iPod プロジェクトで Apple と協力する二度目のチャンスを得ました。その際、リードの Tony Fadell は、とりわけ高効率、低消費電力のチップを専門とするチップサプライヤーを探す必要がありました。 2001 年後半にデビューした最初の iPod は、デュアル Arm プロセッサコアを搭載した Portplayer PP5502 システムオンチップ (SOC) を使用していました。

数年後、Apple はサムスンが設計した Arm ベースの SOC チップをオリジナルのデバイスに使用しました。iPhone。アップルはアーム株を購入し、同社との関係を深めた。

アップルの共同創設者スティーブ・ジョブズ

2000 年代半ばまでに、Apple のノートブックコンピュータは、ノート型コンピュータの性能を大幅に上回り始めました。iMac消費者に選ばれるコンピューターとして。 Palm Pilot のようなモバイルデバイスは、外出先での情報への新たなレベルのアクセスを導入しており、iPhone のデビューによりその欲求はさらに強まりました。

Apple のノートブックが最終的にはより電力効率の高いチップに移行する必要があることは今では明らかですが、当時、そのような研究を見つけることができる唯一の場所は Apple の秘密の「スカンクワークス」研究所の奥深くにありました。

2005 年 6 月、ジョブズ氏は Apple の Mac ラインナップ全体が Intel ベースのチップに移行すると発表しました。 Mac は Motorola 製チップで遅れをとっており、売上は再び減少しました。

長年の顧客はこのような大きな移行の影響を心配していましたが、Apple の舞台裏での取り組みは、Rosetta と呼ばれるエミュレーションソフトウェアによって報われました。これは、新しいマシン上でも、顧客の既存の PPC ベースのプログラムをスムーズに実行し続けるための重要なテクノロジでした。

初期の問題を除けば、大きな移行はかなりうまくいき、顧客は再び Apple に興奮しました。

この動きはすぐに Apple のポータブル機器に速度以上のものをもたらしました。Intel チップの効率が向上したことで、バッテリー寿命も向上しました。新しい Mac は Windows をより効率的に実行できるようになったので、両方のプラットフォームを必要とする、または使用したいと考えているユーザーにとっては、販売上の大きな利点となりました。

独立に向けて進む

今にして思えば、ジョブズ氏と彼の新しい経営陣は、他社への依存を最小限に抑えてAppleを強化するという明確な計画を持っていた。 Apple の長期的な目標は独自のチップを設計することであり、Arm のアーキテクチャはその使命の鍵となりました。

iPhone のデビューからわずか 1 年後の 2008 年に、Apple の自社チップ製造計画の最初の部分が具体化し始めました。同年4月、同社はパロアルトに拠点を置くPA Semiconductorというチップ設計会社を買収した。2億7,800万ドル。

その年の6月までに、ジョブズは公に宣言されたApple が独自の iPhone および iPod チップを設計するだろうということです。これはサムスンとインテルの双方にとって残念なニュースだった。

サムスンはアップルのチップ設計者および製造者としての役割を維持したいと考えていた。 Intelは、自社の低電力AtomチップセットをiPhoneに使用するようAppleを説得しようと懸命に努力したが、Appleが拒否したときはショックを受けた。

最初の iPhone モデルでは、サムスンが設計および製造した Arm ベースのチップが使用されていました。この状況は、Apple が最初の自社設計モバイルチップである A4 を発表した 2010 年に変わりました。初代で登場したiPad、そしてiPhone 4。

第4世代iPod Touch、第2世代iPod Touchにも採用されました。アップルTV。サムスンは依然としてチップの製造に使用されていましたが、それほど長くは続きませんでした。

翌年、Apple は台湾積体電路製造会社 (TSMC) を利用してチップを独自に製造し始めました。 Apple は今日に至るまで TSMC を自社のチップ工場として使用し続けており、一部のチップの生産能力をすべて買い占めていることもあります。

Apple が自社チップの使用を支持する 2 つの大きな要因は、すべて制御性とカスタマイズ性に関するものです。これらは Apple に、Qualcomm や Samsung のライバルのモバイルチップに対して大きな利点をもたらします。

Arm の RISC テンプレートを使用することで、Apple は使用するチップの設計を完全に制御できるようになりました。これは、たとえば機械学習や AI 処理能力を急速に向上させる必要がある場合に、ニューラルエンジンなどのチップ機能を追加、変更、最適化できることを意味します。

第二に、Apple のチップは、モバイルデバイス、Mac、または Apple TV などの他の製品向けであっても、使用されているソフトウェアやオペレーティングシステムと調和しています。これは、ほとんどの Android ベースのデバイスメーカーが太刀打ちできない要素です。

Googleは自社のスマートフォン「Pixel」シリーズ向けに独自のチップの設計を開始したが、サムスンは現在、自社のモバイルデバイス向けにクアルコムのチップを利用しており、サムスン固有の機能にカスタマイズできない。他の Android デバイスメーカーについても同様です。

これが、ライバルがより多くの RAM、より多くのプロセッサコア、その他の一見利点を備えている場合でも、Apple のチップが通常、ライバルシステムに匹敵するか、またはそれに勝つ理由です。 Apple は、他の誰にもできないレベルで、ソフトウェアのイノベーションとハードウェアの機能 (バッテリー寿命の最適化など) を統合できます。

Apple Silicon Mac へ

2012年にはすでに噂があった流通し始めたAppleは、最終的にはArmベースのApple設計チップをMacノートブック製品ラインに導入する予定だという。 iPhone の成功を考えると、これは論理的な延長のように思えましたが、おそらく何年にもわたる専任のエンジニアリング作業が必要になるでしょう。

予告されていないものの、そのような移行がすでに進行していることが明らかになり始めました。

Apple の Apple Silicon 向け開発者移行キット

としてAppleInsider が言及2018 年、この時点までにほぼすべてのスマートフォン、さらには Microsoft さえも Arm アーキテクチャを採用していました。噂されている移行離れてIntel からの移行は皮肉にも移行と同じくらいスムーズになるでしょうにインテルは2005年にありました。

案の定、2019 年にインテルはついに、自社のチップがまもなくもう必要ありませんマック用。この時点で、Apple は iPhone 用の A12 チップを搭載しており、そのベンチマークは、それがパフォーマンスの点でデスクトップクラスであることを示唆していました。

2020年6月22日、Apple CEOティム・クックで発表されましたWWDCあのアップル動くだろうApple 自身が社内で設計した Apple Silicon チップを、今後 2 年間かけて搭載します。クック氏は、マシンは「」を使用してインテルベースの Mac ソフトウェアを実行できると強調しました。ロゼッタ2「移行を支援します。

MacBook Proの前に立つApple CEOのティム・クック氏

最初の M1 Mac —マックミニ、MacBook Pro 13インチと13インチMacBook Air—その年の11月に到着しました。のマックプロM1 世代を完全に飛び越え、飛躍を遂げた最後のマシン、ついにデビュー昨年の6月新しい M2 Ultra チップを搭載。

遅れた Mac Pro を除けば、残りの Mac 製品ラインは約束された 2 年以内に M クラスチップに移行しました。 Arm ベースのテクノロジーに移行する際の「成長痛」は、過去の移行時よりもはるかに軽微でした。

ユーザーは M1 に対して非常に好意的な反応を示しましたアップルシリコンMac は、2020 年の Intel ベースのマシンと比較して、このラインがもたらす速度とパワーの大幅な向上を賞賛しています。Intel と AMD は追いつくために懸命に努力してきましたが、Apple Silicon は今や、他のマシンが評価される際の新しいベンチマークとなっています。民生機にも登場します。

Apple Silicon が競争力を維持する方法

M1 以来、Apple ファンは毎年のように 2 桁の改良が行われることに慣れてきました。最新の基本 M クラスチップとその後継チップを比較し、各バリアントをその下のチップと比較し、さらに新しいセットが登場したときにも比較します。

それが永遠に続くわけではありませんが、自社のハードウェアに合わせて完全にカスタマイズされたチップを設計できる Apple の能力は、大きな利点であることが証明されています。

これは、Apple のチップ設計者が、より注意が必要な領域に重点を置くことができることを意味しており、それについては来年 6 月にさらに多くの情報が得られることになるでしょう。 Apple は間違いなく、機械学習と AI テクノロジーのさらなる利用に対応するために、次のチップで既存の Neural Engine の速度、計算能力、複雑さを拡張するでしょう。

すでに、以前に指摘したApple のマシンは、マシンがバッテリで動作しているか主電源で動作しているかに関係なく、MacBook シリーズで同じ高速を維持できるということです。ほとんどのラップトップ PC は、プラグに接続されているときのみ最高の速度で動作し、ファンの騒音が激しくなります。

CPU および GPU コア数、トランジスタ数、M1 および M2 チップとの比較を含むパフォーマンス統計を含む M3 チップのグラフィック表示。

YouTube のレビュアー新しいMacBook Airモデルたちは、多少の驚きを伴いながら、次のように述べています。「プロ」アプリでもPhotoshop、Lightroom、Final Cut Pro などは、ファンのないマシン上で軽度および中規模のジョブに問題なく動作します。これは、2 年前でさえ、これらの評論家にとってはほとんど考えられない概念だったでしょう。

完全に成功したわけではないにせよ、追いつくために英雄的な努力をした他のチップメーカーの功績は称賛されるべきです。たとえば、クアルコムは、Snapdragon 8 Gen 3 を発表しました。これは、で使用されている A17 Pro に対抗することを目的としています。iPhone15プロそしてプロマックス。

A17 Pro と M3 の現在の競合製品: クアルコムの Snapdragon 8 Gen 3

これは問題ありませんが、iPhone16は秋に発売される予定で、新しいチップが搭載され、今では伝統的な二桁増加が続く可能性が高い。特に、M3 の GPU パフォーマンスがわずか 3 年間で M1 に比べて 50% 向上していることに注目してください。

Apple のもう 1 つの大きな利点は、特にポータブルデバイスにおいて、世界最高のバッテリー寿命につながるエネルギー効率です。

Snapdragon 8 Gen 3 は、Apple のアプローチと同様に、パフォーマンスコアと効率コアを組み合わせた 7 つの CPU コアを備えています。 Snapdragon 8 Gen 3 のグラフィックスは Adreno 750 GPU によって処理されます。

前世代からの Snapdragon チップの改良は本当に目覚ましいものです。しかし、リリース後のベンチマークでは、クアルコムのいわゆる Apple ビーターは誇大宣伝にまったく応えていません。

iPhone 15 ProおよびSnapdragon 8 Gen 3を使用したスマートフォンのGeekbenchベンチマーク結果

Nubia Red Magic 9 Pro、ASUS ROG Phone 8 Pro、Samsung Galaxy S24 Ultra などの新しいデバイスの Geekbench のシングルコアとマルチコアの結果は、シングルコアとマルチコアの点で A17 Pro が提供するものに近づいています。コア処理。「閉じる」だけでは十分ではありません。

未来はとても明るい

チップのパフォーマンスを向上させるために、チップに大量の電力を投入するのは簡単です。 Intel、AMD、そして現在ではクアルコムの最高の消費者向けデスクトップおよびラップトップチップが、同じ電力消費レベルで Apple Silicon との収支を均衡させるのに苦労していることは依然として驚くべきことである。

通常、M3はシングルコアテストですべてを上回り、AIと機械学習のベンチマークでは、Appleの現行チップはすでにSamsungとQualcommの現行チップに僅差で3分の1に迫っている。

基本 M1、M2、および M3 モデルのシングルコアおよびマルチコアテストの Geekbench スコアの変更

そして、これらすべては、A18 Pro および M4 チップで期待される AI/機械学習の大幅な強化の前に行われたものです。 Apple がこれらすべてを達成しながら、スマートフォンやノートブックユーザーにとって不可欠な大幅に優れたバッテリー寿命を提供し、ほぼすべてのケースで、電源に接続したときと同じレベルのバッテリー性能を実現していることは、繰り返し言う価値があります。

確かに、Apple のオールオンワンチップ設計には、一部のユーザーにとって弱点がいくつかあります。 RAM とオンボード GPU は後でアップグレードできません。また、チップ自体は特定のマシン内でアップグレードできるように設計されていません。これらは、Apple にはない、他のコンピュータメーカーが提供できる利点です。

Apple はまた、自社の Mac Pro タワーであっても、eGPU やその他の PCI グラフィックスオプションをどのように統合するかについては気にしていないようです。最近の専用デスクトップの売り上げが低いことを考えると、同社にとってこれは優先順位が高くないと思われるが、本当に必要とする人にとっては痛手だ。

Apple は最近さらに多くの機能を追加しましたグラフィックス機能レイトレーシングやメッシュシェーディングなどのM3世代向け。これにより、Apple デバイスと専用グラフィックスカードを搭載した PC との間のギャップが、少しだけ縮まりました。

M4の紹介

業界が Apple が「機械学習」と呼ぶものに移行し、業界の残りの部分が「AI」と略されることを考えると、今後登場する M4 チップがその分野で追いつくことになるでしょう。 Appleの次世代チップはおそらくWWDCで発表され、秋から新しいMacに搭載され始めるだろう。

M4 は単なる M3 の改良ではなく、より大型のニューラルエンジンやその他のさまざまな AI の強化に対応するための再設計を特徴とすることが期待されています。前世代と同様に、M4 には少なくとも 3 つのバリエーションが存在します。

Mac miniやエントリーレベルのMacBook Airなどの製品に使用されているベースのM4は、「Donan」というコード名が付けられています。 M4 Pro は現在「Brava」というコードネームで呼ばれており、MacBook および Mac mini の最新のハイエンド構成で使用される予定です。

次のバージョンのマックスタジオは M4 Max を使用する可能性が高く、一方 Mac Pro は最終的に改訂され、コードネーム「Hidra」の M4 Ultra と呼ばれるものになる予定です。 M4 ファミリは引き続き 3nm プロセスを使用して作成されることが予想されますが、「AI」アップグレードの一環として処理能力が大幅に向上することが示唆されています。