■後藤弘茂のWeekly海外ニュース■ LPIAに対抗する、もう1つのFUSION

●x86が組み込みでも利点になると見るAMDとIntel

　AMDとATI Technologies、2社の融合(フュージョン)から生まれた「FUSION(フュージョン)」戦略。その融合の範囲は、PC向けCPUにとどまらない。むしろ、非PC以外の家電や携帯電話向けチップでの融合の方が、AMDのターゲットかもしれない。

　AMDの家電と携帯向けのFUSIONのプランは明確だ。旧ATIのDTV向けチップセット「Xilleon(ジリオン)」やスマート携帯電話向けチップ「Imageon(イマジオン)」のテクノロジを、x86系CPUコアに融合させる。それによって、AMDとATIの両方の強みを活かした製品を作る。その目的のために、AMDは新たに超低消費電力のCPUコアも開発する。

　これは、Intelの「LPIA(Low Power Intel Architecture)」のプランとオーバーラップする。Intelも携帯機器向けに超低消費電力のCPU「Silverthorne(シルバーソーン)」を開発。次のフェイズ「Moorestown(ムーアズタウン)」プラットフォームでは、超低消費電力のx86 CPUコアに、低消費電力のGPUコアを統合する。

　AMDとIntelがこぞって同じ動きに出ているのは、どちらもx86系の命令セットアーキテクチャが、家電や携帯機器市場でも、利点になり始めると予想しているからだ。AMDのPhil Hester(フィル・へスター)氏(Senior Vice President & Chief Technology Officer(CTO))は、昨秋に次のように語っていた。

　「家電市場では、デバイスの機能が継続して成長している。デバイスのシリコン面積当たりのMIPS(CPUパフォーマンス)はどんどんアップして行く。すると、汎用的なソフトウェア層を走らせるコストが下がり、ローコストの家電に、より多くの機能をもたらすことが可能になる。しかし、機能を増やすことは、ソフトウェア層がますます複雑になることを意味している。

　すると、どこかの時点でx86アーキテクチャが価値を持ち始める。ソフトウェアデベロッパにとって、x86開発環境は、組み込み向けのそれよりも、ずっと汎用で生産的だからだ。Microsoftなどが提供する、膨大な量のコードをリンクすることもできる。利点は明確なので、問題はx86がローエンドスペースに入れるかどうかにはない。問題となるのは、そのタイミングだ。

　現在、ハイエンドの携帯電話には、組み込みプロセッサアーキテクチャの上に、組み込みOSが載っている。今の携帯電話に求められている機能に対しては、このアーキテクチャが合致している。だから、現在は、まだ、我々のアプローチは適切ではないだろう。しかし、次世代のデバイスに、より多くの機能を加えようとしたら、より汎用のデバイスが必要となる。そうなると、ゲームは違ってくる。x86が膨大な価値をもたらすだろう」

　このビジョンは、IntelがLPIAで描いているものと、ほぼ同じだ。AMDの組み込み系に大きな戦略変化は見られないことから、この路線は今も継続されていると思われる。

Convergence: CE+PC(※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

AMD x86-based Accelerated(※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

●x86 CPUの市場を広げるAMDのビジョン

　Intelは携帯電話(スマートフォン)と携帯ネットワーク機器にフォーカスしている。AMDも、おそらくスマートフォン市場を狙っていると推定される。それは、スマートフォンを征すれば、年間数億台規模の携帯電話市場を最終的に寡占することが可能になるからだ。PCに次ぐ巨大市場を見逃す手はない。

　そして、AMDとIntelは、ともに、そこをx86で開拓しようとしている。もっと正確に言えば、x86を強みとしない限り、AMDとIntelにとって、その市場での成功はない、そう両社は考えているようだ。

　現在、この市場は組み込みRISC系CPUアーキテクチャで占められている。伝統的に、x86は携帯電話のレベルの低消費電力設計には向かないと考えられていたからだ。しかし、AMDもIntelも、x86命令セットアーキテクチャ自体はCPUの超低消費電力化の障壁にはならないと考えている。

　「今の組み込み市場には、成功しているCPUアーキテクチャが多数存在する。ARM、PowerPC、SH、いずれも成功している。これが意味しているのは、CPUアーキテクチャが多くの違いをもたらしてはいないことだ。

　これらのCPUのアーキテクチャはRISCで、x86はCISCだが、それも問題にならないと考えている。私は、x86の前は複数のRISCプロセッサを開発したが、その経験から言えば、どんな命令セットアーキテクチャも、いかなる電力ポイントにも実装できる。確かに、歴史的には、バッテリ関係者は、RISCアーキテクチャにフォーカスしてきた。しかし、アーキテクチャに付属した利点と不利はほとんどない。(命令セットアーキテクチャは)設計の選択に過ぎない」(Hester氏)

　AMDのこの戦略は、かなり前からドライブされている。AMDは、2003年の秋のMicroprocessor Forumで、すでにこの構想を明らかにしていた。「Towards Instruction Set Consolidation」と題した講演で、AMDの当時のCTOだったFred Weber(フレッド・ウェバー)氏が、x86命令セットアーキテクチャが、低消費電力や家電といった市場に浸透して行くと説明している。Weber氏は、さまざまな例を挙げて、命令セットは消費電力に対して小さなインパクトしかないと説明した。下がその時のスライドだ。

Extending x86(※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

Dynamic Range of Design Choices(※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

Architectural Evolution Macro-Level(※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

Levers Affecting Performance, Power and Cost (※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

　つまり、AMDにとっては超低消費電力のx86 CPUはロングビジョンで、ATIとの統合でにわかに出てきた戦略ではない。ちなみに、IntelがLPIAの開発をスタートさせたのも、AMDが講演を行なったのと同じ頃だ。AMD側も同様に2003～4年頃からリサーチを続けてきたと推定される。

●ローパワーに向けたx86 CPUの開発も

　Intelは、LPIAのSilverthorneでは、低消費電力に最適化するために、ほぼゼロからCPUのマイクロアーキテクチャを開発したという。AMDが同様に新規のコアを開発するのか、それとも旧世代のCPUコアを利用するのか、公式には明らかになっていない。しかし、Hester氏は、昨年(2006年)の段階では次のように語っていた。

　「我々は極めて低消費電力のCPUコアを開発するつもりだ。伝統的なPCプロセッサは10-100Wのレンジだが、その下にも市場スペースがあると信じている。ここでの疑問は、10Wから下、どこまで下げられる設計にすればいいのか、例えば、1W以下が必要なのか、という点だ。

　いずれにせよ、このCPUコアのマイクロアーキテクチャの設計ポイントは、PC向けCPUとは、明らかに異なる。さまざまな側面がある。電力について言えば、一般論では、この市場に向けた製品は、パッシブクーリングデバイスでなけれなならない。コストも下げる必要がある。こうした要素は、シリコンに異なる実装を要求する。また、メモリコストやメモリ階層も考える必要がある。パッケージコストも下げなければならない。こうしたパラメータを考えると、ノートPC向けとは確実に異なるマイクロアーキテクチャが必要となる」

　この時の説明を聞く限り、AMDが開発しているコアも、IntelのLPIAにかなり近い路線になりそうだ。マイクロアーキテクチャを刷新して、消費電力を極めて低く抑えるだけでなく、コアが小さく低コストで、パッケージレベルでも低コスト化を図る。

●ATIの資産を活かす新生AMDの家電&携帯戦略

　しかし、AMDの戦略には、Intelと異なる点もある。それは、ATIの資産であるメディアプロセッサ部分に重点を置いていることだ。

　「ATIのメディアプロセッシングサポート技術を、x86 CPUコアの回りに配置すると素晴らしいソリューションとなる。この市場向けにATIが創り上げた非常に電力効率がいい低コストデバイスと、超低消費電力x86コアは、理想的な結婚だ。次世代のスマートフォンや、次世代のSTB(セットトップボックス)、DTVの市場にマッチするだろう。これは、今日や明日ではなく、2008～9年についての議論だ」(Hester氏)

　スマートフォン向けのメディアプロセッサであるImageonや、DTV/STB向けチップセットであるXilleonは、市場に特化したさまざまなコンポーネントを搭載している。AMDは、その資産をそのまま活かそうとしていると思われる。どちらかと言えば、PC向けのコンポーネントを修正しようとしているように見えるIntelの路線とは異なる。Xilleonは制御用のCPUコアとしてMIPS系のコアを統合している。AMDはこれをアプリケーションプロセッサとして強力なx86 CPUコアに置き換える、あるいは付加すると推定される。

Built to Win: Oppotunities(※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

　AMDの家電&携帯路線のうち、特に、パフォーマンス/消費電力が極度に重要となる携帯機器向けでは、汎用CPUコアと専用コアまたは固定回路との間のバランスが重要となる。固定回路で処理した方が、消費電力を抑えられる場合が多いからだ。しかし、固定回路で形成すると、複数フォーマットへの対応や規格の変化などに対応しきれない。そこがトレードオフで難しいところだ。

　そのため、データ並列処理に特化したGPU型の演算ユニット(シェーダプロセッサ)が重要になると推定される。多様なメディアプロセッシングを、CPU本体よりも、高いパフォーマンス/消費電力で処理できる可能性が高いからだ。つまり、PCよりも、さらに、GPUコアを使った汎用的なプロセッシングへと寄る必要がある。ここでも、AMDの描く、ヘテロジニアスマルチコアでの、データ並列プロセッシングの分散が、カギとなる。

●メモリ戦略とも絡む携帯機器向けCPU戦略

　こうして概観すると、AMDのFUSIONの戦略は一貫しており、ロジカルに展開していることがわかる。障壁は何かというと、それはスピードだ。アーキテクチャの刷新を意味するAMDのFUSION戦略は、膨大な開発リソースを要求する。AMDが十分な力を注ぐことができるかどうかがカギとなる。

　また、AMDとIntelのどちらにとっても、携帯機器向けプロセッサの覇権は、両社のもう1つのビジネスと密接に結びつく。それは、AMDとIntelがどちらもフラッシュメモリベンダーで、さらに次世代不揮発性メモリ開発にも注力しているからだ。

　不揮発性メモリベンダーが考えている未来像は明瞭だ。それは、メインメモリとストレージの両方の役割をカバーできる不揮発性メモリを実現することだ。すでに現在のNANDフラッシュのビット容量とビット当たり単価はDRAMを大きく凌駕している。ポストフラッシュの不揮発性メモリでは、さらにパフォーマンスや信頼性を向上させる方向へ向かっている。理想型の不揮発性メモリが実現すれば、大容量のシリコンストレージとメインメモリの両方にまたがってカバーできるようになるかもしれない。

　現状では、IntelのLPIAはコモディティDRAMしかサポートしていないが、将来的にはサポートするメモリタイプが変わって行く可能性は高い。Silverthorneの64-bitアーキテクチャサポートは、そのための布石かもしれない。なぜなら、ストレージエリアの不揮発性メモリまでメモリ空間にマップするなら、4GBを超える可能性は高く、その場合には64-bitアーキテクチャでのメモリアドレッシングが重要になって来るからだ。

　もっとも、Intelは4月のIntel Developer Forum(IDF)で、同社が開発している次世代不揮発性メモリ「Phase Change Memory」を将来のLPIAでサポートするかどうかは明瞭にしなかった。しかし、IntelとAMDが、携帯機器市場に注力して行くとしたら、メモリは最重要のカギの1つとなるだろう。AMDも、携帯機器向けのCPUコアで64-bitアドレッシングをサポートして来るかもしれない。

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【5月28日】【海外】「Griffin」から「FUSION」への道
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【4月25日】【海外】もう1つの超低消費電力CPU「Silverthorne」
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2007/0425/kaigai355.htm

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(2007年5月29日)

[Reported by 後藤 弘茂(Hiroshige Goto)]