COMPUTEX TAIPEI 2016 - AMDが"ZEN"や"Polaris"といった次世代製品を一気に披露

AMDは、開発コードネーム"Bristol Ridge"で知られる第7世代AMD AシリーズAPU(Accelerated Processing Unit)を正式に発表するともに、次世代GPU"Polaris"ベースの「Radeon RX 480」や次世代CPU"Summit Ridge"といった同社の最新製品を一気に公開した。

同APUは従来の"Carrizo"(カリッゾ)コアの設計はそのままに、半導体製造プロセスの最適化や、新しいクロック制御技術などの適応により、実パフォーマンスを向上させた製品となる。

また、第6世代APUでは「メモリ価格が高すぎ、実用性に欠ける」という理由から無効にされていたDDR4メモリのサポートが追加されているのも特徴だ。具体的なラインナップは以下の通り。

製品名	FX 9830P	FX 9800P	A12-9730P	A12-9700P
CPUコア数	4	4	4	4
CPUベースクロック	3.0GHz	2.7GHz	2.8GHz	2.5GHz
CPUブーストクロック	3.7GHz	3.6GHz	3.5GHz	3.4GHz
L2キャッシュ	2MB	2MB	2MB	2MB
メモリ	DDR4-2400	DDR4-1866	DDR4-2400	DDR4-1866
PCI Express 3.0	x8	x8	x8	x8
グラフィックスコア	Radeon R5	Radeon R5	Radeon R5	Radeon R5
Compute Unit	8	8	6	6
Radeonコア数	512	512	384	384
GPU動作クロック(最大)	900MHz	758MHz	900MHz	758MHz
TDP	35W	15W	35W	15W
cTDP	24W-45W	12W-15W	24W-45W	12W-15W

製品名	A10-9360P	A10-9300P	A9-9410	A6-9210	E2-9010
CPUコア数	4	4	4	2	2
CPUベースクロック	2.6GHz	2.4GHz	2.9GHz	2.4GHz	2GHz
CPUブーストクロック	3.3GHz	3.3GHz	3.5GHz	2.8GHz	2.2GHz
L2キャッシュ	2MB	2MB	2MB	2MB	1MB
メモリ	DDR4-2400	DDR4-1866	DDR4-1866	DDR4-2133	DDR4-1866
PCI Express 3.0	x8	x8	x8	x8	x8
グラフィックスコア	Radeon R5	Radeon R5	Radeon R5	Radeon R4	Radeon R2
Compute Unit	6	6	3	3	2
Radeonコア数	384	384	192	192	128
GPU動作クロック(最大)	800MHz	720MHz	800MHz	600MHz	600MHz
TDP	35W	15W	15W	15W	15W
cTDP	24W-45W	12W-15W	12W-15W	10W-15W	10W-15W

前世代と設計が同じなのにパフォーマンスが向上した理由

AMDでクライアント製品の技術開発を担当するJoe Macri氏(Vice President and CTO, AMD Client Products)は、「Bristol Ridgeでは、現行のCarrizoと比べてCPU性能で20％、グラフィックス性能で最大37％の高性能化を実現している」とアピール。2世代前のKaveriと比べると、最大50％もの性能向上を果たしていると言う。

これは、競合であるIntelのノートPC向けプロセッサ「Core i7-6500U」と比較しても50%ほど上回る性能で、League of Legendsのようなそれほど大きな負荷ではないゲームもプレイできるという。そしてミドルレンジのA9クラスでは、GPUコアを強化し、399ドル以下のPC市場に大きなインパクトを与えるとしている。

これまでの製品から大幅な性能向上を実現したBristol Ridgeだが、前述の通り、半導体設計は現行のCarrizoと同じだ。AMDはいかにして、同じ半導体設計で性能を上げることができたのだろうか?

一般的に、半導体プロセス技術が成熟すると、同じ電圧でも動作周波数を引き上げることができるようになる。同様に、より高い電圧で駆動できるチップも採れるようになるため、半導体設計を最適化すれば、より高性能なチップを作れるようになる。

しかし、AMDは半導体設計はまったく変えずに、高性能化を図るべく、動作周波数と電圧の組み合わせと、そのステップを設定するDVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)を改良することで、より高電圧・高クロックで動作するようにした。

さらに、Bristol Ridgeでは、動作周波数切り換えのベースとなるPステイトを10段階に拡張し、OSがサポートする8段階のPステイトに割り当てることで、より高い動作周波数を実現する。この際、AMDはAPU内部の周波数センサーを用いることで、CPUコアのクロックをどれだけ低い電圧で駆動できるかを検出し、より低消費電力で動作させられるAVFS(Adaptive Voltage & Frequency Scaling)を採用している。

まｔ、より高性能なチップを採れるよう、APUのライフタイムを満たしつつ最大限の動作クロックを実現すべく、半導体のエラー累積時間(Cumulative Failures in Time：Total)を動的に監視し、APUを使い続けてもより高速なブーストクロックで動作できるようにするReliability Tracker(リライアビリティ・トラッカー)と呼ぶ制御を追加している。

これにより、従来は製品寿命を満たすために、消極的なブーストクロック設定しかできなかったところを、より高クロックなブーストクロックで動作させることができるようになる。

具体的にBristolRidgeCarrizoを比べてみると、新たに追加されたTDP 35W版はもとより、同じTDP 15W版でもCPUベースクロック、ブーストクロックともに大幅に向上しているのが分かる。

製品名	FX 9830P	FX 9800P	FX 8800P
開発コードネーム	Bristol Ridge	Bristol Ridge	Carrizo
製造プロセス	28nm	28nm	28nm
CPUコア	Excavator	Excavator	Excavator
CPUコア数	4	4	4
CPUベースクロック	3.0GHz	2.7GHz	2.1GHz
CPUブーストクロック	3.7GHz	3.6GHz	3.4GHz
L2キャッシュ	2MB	2MB	2MB
メモリ	DDR4-2400	DDR4-1866	DDR3-2133
グラフィックスコア	Radeon R5	Radeon R5	Radeon R5
Compute Unit	8	8	8
Radeonコア数	512	512	512
GPU動作クロック(最大)	900MHz	758MHz	800MHz
TDP	35W	15W	15W

また、Bristol Ridgeでは、ノートPCやタブレットなどのモバイル機器で導入されている本体の表面温度(スキン温度)を基にした動作クロック制御でも、よりアグレッシブな手法を取る。

一般的なモバイル機器では、手や肌に触れる部分の温度が高くなり、低温ヤケドなどが生じないよう、CPUチップの温度が上がりすぎないように電圧や周波数を制御している。しかし、PCがアイドル状態から復帰したときや、低負荷動作が続いていた場合は、スキン温度のリミットに達するまでに余裕がある。

そこで、Bristol Ridgeでは、こうした状況下では定格よりさらに高い電力を供給することで、瞬間的なパフォーマンスアップを図るSTAPM(Skin Temperature Aware Power Management)と呼ぶ制御も追加している。Macri氏は「STAPMによるブーストは、ms単位のごく短い間だが、アプリケーションの起動の高速化などに威力を発揮する」と説明する。