【レポート】

プロセスに翻弄されるDesktop CPU、現状と今後を解説 - PCテクノロジートレンド 2015 Update

1 Mobile向けは一息ついたが……

 
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既報の通り、AMDは現在開催中のISSCCで次世代SoC「Carrizo」の詳細を説明した。登場時期そのものはともかくとして、取りあえずMobile向けの新製品の準備はつつがなく進んでいることを印象付けている。

一方のIntelはというと、2014年後半からごく一部のSkuで14nmプロセスのBroadwellプロセッサを出荷していたが、2015年に入るとその出荷数量も増えてきたようだ。実際に2015年2月に発表された新しいVAIO ZはTDPが28WのCore i7-5557Uを選択できるようになっている。

つまり、これまではTDPが4.5WのCore Mのみだったのが、ここに来て20W以上のTDPを持つ(=それなりに動作周波数が高い)プロセッサも製造できるようになったということであり、まずは一安心といったところだ。ノートPC向けに関しては、2015年後半にSkylakeへの移行も予想されているが、これに関しては余り心配はない。

では何が心配か? というとDesktop向けプロセッサの動向である。AMDは2014年11月にプロセッサのロードマップを刷新したが、Desktop向けのロードマップを見ると2014年までしか記載されておらず、2015年に関しては何もない。

一方のIntelも、Broadwell-Kがキャンセルされるとの噂まで飛び出しているように、Desktop向けプロセッサについてはかなり混乱があるようだ。

ということで、今回はDesktop CPUに焦点を当てて、現状と今後の動向について解説と考察をしてみたいと思う。

AMDの動向 - CarrizoはDesktop向けに提供されるか

さて、まずは先ほどのロードマップを確認してみる。Mobileの方はまぁご存知の通りで、別に目新しくもないだろう(Photo01)。一方のDesktopの方(Photo02)に目を向けると前述した通り、2014年までしか記載されていない。このロードマップが2013年末くらいに出たというのなら全く問題ないのだが、いまはもう2015年である。それにも関わらず2015年のロードマップがいまだに公開されていないのは大問題だ。

Photo01:ここでCarrizoがKaveriと同じく35WのTDPを実現できるところがポイント

Photo02:これも目新しくないというか、すでに投入されている製品の再確認でしかない

2015年元日に掲載したテクノロジートレンドでは、CarrizoをがんばってDesktopに持ってくるのではないかと予想していたのだが、今回のISSCCの発表でその可能性は無くなったと現在は判断している。

Photo03はISSCCのスライドから消費電力のカーブを抜き出したもの、Photo04はこれを35Wあたりまで延長したものだ。先の記事でも書いたが、Carrizoは高密度/低消費電力向けにプロセスを変更したので、動作周波数が上に伸びなくなっていることをここでは押さえておきたい。

Photo03:横軸はPower Per Core Pair、つまり1Module/2Coreあたりの消費電力であることに注意

Photo04:Carrizoのほうは、Photo03を見ても分かるが、実は25Wあたりが周波数の伸びの上限に近い

さて、次に既存のKaveri DesktopKaveri Mobileの動作周波数と消費電力の関係をプロットしたのがグラフ1である。プロットの仕方は

  • CPU CentricのWorkloadを考慮(GPUは無視)
  • TDPの高いほうをPickup(ConfigurableTDPは無視)
  • 動作周波数は定格を採用
  • Photo04にあわせて、2コアあたりの消費電力を算出

というものだ。点が実際のデータ、破線が近似値である。この破線と、Photo03/04の紫が比較的似ていることが分かるだろうか。Photo03/04は20Wにおける動作周波数を1とする正規化がなされており、グラフ1を見るとKaveriでのこれは2.5GHzあたりになる。

Photo04:Kaveriの動作周波数と消費電力の関係

実際のところ、2coreで20Wということは4coreなら40Wになる計算だが、Mobile向けのSKUでは、TDPは35W以下だから、A10-7400Pの4coreで2.5GHzという動作周波数はエンベロープの限界に近いところで動作していると見て取れる。

ではCarrizoはどうかというと、まずCarrizoの20Wにおける動作周波数というそもそもの数字が公開されていないわけだが、これは恐らくKaveriと同じく2.5GHzあたりだろうと筆者は推定する。理由は簡単で、プロセスそのものを変えない限り、これを上回ることは不可能だからだ。

KaveriはGlobalfoundriesの28nm SHP(Super High Performance)といういまだに詳細が明かされない独自プロセスを利用しているが、動作周波数は28nm HPP(High Performance Plus)と変わらないか、むしろSHPの方が高速になるだろう。もちろん低消費電力プロセスである28nm SLP(Super Low Power)でも28nm SHPの動作周波数を上回るのは不可能だ。

大体ISSCCの発表からして、CarrizoではHigh Density Libraryを使うことで既存の製品より省電力/高密度化したという話なので、プロセスそのものは既存の製品と同一と考えるのが自然だろう(マーケティング的にはそういうバックグラウンドを無視して比較もありえるだろうが、ISSCCでそれは無いと思いたい)。ということでCarrizoも28nm SHPを使っての製造であると仮定すると、動作周波数そのものはKaveriと変わらないと思われる。

これを前提に、32.5W(TDP 65W)とか47.5W(TDP 95W)という枠でどのくらい動作周波数を引き上がるかを見てみると、Photo04で示した通り、Carrizoは25Wあたりから動作周波数は伸びなくなる傾向で、35Wでも1.1倍(2.75GHz)に達しない。おそらく47.5Wでも3GHzに達するのは難しく、Turbo動作でも3.5GHzに達するか怪しい。

つまりPower Per Core Pairを一定以上に上げた場合、Carrizoの絶対性能はKaveriより落ちる方向にあると考えて良い。もちろんIPCを大幅に引き上げることができればまた話は別だが、CarrizoではIPCの伸びは5%といってるので、こちらの期待もできない。

ここまでの話をまとめると、Carrizoの設計をそのままにDesktopに持ち込んだ場合、Kaveriより発熱が多く、さらに動作周波数が伸びないという、いわゆる「回らない」チップになる可能性が高く、結果として絶対性能も下がると想像される。

もしCarrizoをDesktop向けに出す場合は、もう一度High Performance向けに再設計が必要になるが、そもそもKaveriをHigh Density向けに設計しなおしたのがCarrizoという形だから、CarrizoをHigh Performance向けにしても、それはKaveriの再設計にしかならない。なので現実問題としてこれはありえないだろう。

もちろんAIOや超小型PCなどには現在のCarrizoの設計でもそれなりに効果はあるだろうから、そうした用途向けにはリリースされる可能性はある。TDP 45W位までは(性能面でのアドバンテージがあるかどうかはともかく)Kaveriと同等の動作周波数で駆動できると思われるので、GPUのCU数を増やした分、性能の改善が見込めるからだ。

その一方でDesktop向けには引き続きKaveriベースの製品が提供されることとなるだろう。COMPUTEXあたりのタイミングで、Kaveri Refresh(最近これがGodavariという名前になったという報道があったが、真偽は不明)のアナウンスがあるだろうと思われる。動作周波数がどこまで引き上げられるかは不明だが、AMDがGlobalFoundriesと共同で28nm SHPの性能改善を行っていれば、100~200MHz位の上乗せは期待できるかもしれない。

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目次
(1) Mobile向けは一息ついたが……
(2) Intelの動向 - 先行きが不透明なBroadwell-K
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