■後藤弘茂のWeekly海外ニュース■ SilverthorneのPC向け派生CPU「Diamondville」

●PC向けCPUのフィーチャを網羅するSilverthorne

　Intelの携帯機器向けCPU「Silverthorne(シルバーソーン)」は、PC向けCPUのほぼフルフィーチャを備える。x86の64-bit拡張である「Intel 64」アーキテクチャをサポートし、仮想化支援ハードウェア「Intel Virtualization Technology」を実装、拡張命令セットはCore 2 Duoの「SSE3」までをカバーし、Core 2 Duoも実装していないマルチスレッディング技術SMT(Simultaneous Multithreading)の「Hyper-Threading」を備え、マルチプロセッサ構成もサポートする。SSE3とHyper-Threadingは、パフォーマンス向上とメディアアプリケーションの互換性のためであるため必然性がある。しかし、64-bitや仮想化、マルチプロセッサといった、携帯機器では当面は必要がなさそうな機能を備えているのはなぜだろう。

Silverthorneのフィーチャ (※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

アナンド・チャンドラシーカ)氏

　64-bitアドレッシングについて、1つ考えられるのは、不揮発性メモリのためである可能性だ。将来、大容量かつランダムアクセスも比較的高速で、メインメモリにもストレージにも兼用できる不揮発性メモリがもし普及すれば、4GBを超えるメモリにダイレクトアクセスするために64-bitアドレッシングが必要となる。だが、IntelはSilverthorneでの64-bitフィーチャなどのサポートは、全く別の理由によるものだと言う。Silverthorneを提供するIntelのUltra Mobility Groupの責任者であるAnand Chandrasekher(アナンド・チャンドラシーカ)氏(Senior Vice President, General Manager, Ultra Mobility Group)は、昨年(2007年)9月のIntel Developer Forum(IDF)時に次のように説明していた。

　「我々が開発した(Silverthorneの)コアは、Intelの他の製品でも再利用される。そして、再利用される製品の1つは、ローコストPCだ。ローコストPCセグメントが立ち上がれば、そこでは64-bit機能も必要とされる。そのために、我々は当初から64-bitを考えた」

　つまり、IntelはSilverthorneの開発に当たっては、このCPUコアが他の市場にも適用されることを前提として設計を行なった。その中には、勃興しつつあるローコストPCセグメントも含まれており、そこでは64-bitなどのフィーチャが必要とされる。そこで、当初からPC CPUのフィーチャを網羅することを計画していたというわけだ。このことは、Silverthorneがその計画の最初(2004年)から、ローコストPCをターゲットに含めていたことを意味している。すると、Intelが当初、この市場にそれほど積極的でなかったのは、Silverthorneコアという“弾”が揃うのを待っていたということになる。

●4つのセグメントに向けて展開するLPIA

　Silverthorneを含むIntelの新CPUファミリ「LPIA(Low Power Intel Architecture)」の適用される市場を展望すると、下の図のようになる。大きく分けると、携帯機器、ローコストPC、家電(CE)、組み込み(エンベデッド)の4セグメントとなる。これはAMDが投入する予定の低消費電力x86 CPUコア「Bobcat(ボブキャット)」ファミリのターゲットと大半が重なる。つまり、IntelとAMDの戦略は完全にオーバーラップしており、激突コースにある。

Intelの低電力&低価格CPUの展開の予想図 (※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

InteとAMDのコア (※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

　携帯機器は、UMPC(Ultra Mobile PC)やMID(Mobile Internet Device)といった、スマートフォンより大型で、ノートPCより小型のデバイスをカバーする。ローコストPCは、OLPC(One Laptop per Child)やクラスメイトPC、$199 PCと呼ばれる、政府機関などが学校に供給したり、エマージング市場で低価格に販売される製品を主眼にした新しいPCセグメントだ。このセグメントには、価格レンジとしては、従来のシンクライアントも含まれる。また、成熟市場向けの新しい低価格コンピュータ製品も期待されている。家電は、ホームサーバーやデジタルTVに代表される映像系デジタル家電を狙う。エンベデッド系では、現在ネットワークデバイスが視野に入っている。LPIAとして初めて設計されたSilverthorneコアは、この全ての市場をターゲットに開発された。

　じつは、Silverthorneコアという呼び方は正確ではない。Silverthorneは、LPIAのCPUコアを使った、ウルトラモバイル向け製品のコードネームに過ぎない。CPUコア自体のコードネームは「Bonnell(ボンネル)」であり、Bonnellコアをさまざまに派生させて行こうとしている。

　ちなみに、Bonnellというコードネームは、Intelの顧客向けの資料だけでなく、Intelの公式な文書にも登場している。「Intel Integrated Performance Primitives v5.3」には、新たにサポートするプロセッサとして「Penryn(ペンリン)」と並んでBonnellが記されている。ただし、ここではわかりやすいように、BonnellではなくSilverthorneコアとしている。ちなみに、Bonnellは、以前はBonnennと伝えられていた。

●Silverthorneに続いて6月頃に登場するDiamondville

　Bonnellコアの製品は、ウルトラモバイル市場とローコストPC市場それぞれに、それほど時間差なく提供される。Silverthorneは、プラットフォームである「Menlow(メンロー)」として今年(2008年)4月頃に発表される予定だ。ローコストPC向けの製品は、それに続く6月頃になると言われている。

　Intelは、ローコストPC向けにはSilverthorneをほぼそのままの形で提供する。「Diamondville(ダイヤモンドビル)」ファミリで、シングルコア版「Diamondville SC(Single Core)」が6月にデスクトップPCとモバイルPCに、デュアルコア版「Diamondville DC(Dual Core)」が今年(2008年)第3四半期にデスクトップPC向けに投入される。どちらも、従来のPCよりも低価格な新しいセグメントをターゲットにした製品だ。Silverthorne系で、PCカテゴリに入るCPUにDiamondvilleという名前がつけられている。

　Diamondville DCは、デュアルコアとなっているが、L2キャッシュは各コア512KBとされている。シングルコアのSilverthorneとDiamondville SCは512KB L2キャッシュを載せており、単純にそれを2倍にしたL2キャッシュ構成は、Diamondville DCがSilverthorneの設計をそのまま踏襲していることを伺わせる。このことから、Diamondville DCはデュアルダイ製品だと推定される。つまり、Pentium Dと同様に、2個のSilverthorneのダイ(半導体本体)をCPUパッケージ上に載せたものになると推定される。TDPも、Diamondville SCの4Wに対して、Diamondville DCは8Wと、きっちり2倍になっている。

　ISSCCで発表されたSilverthorneのブロック図には、マルチプロセッサ用の割り込みコントローラ「APIC(Advanced Programmable Interrupt Controller)」があった。シングルプロセッサが前提と思われるSilverthorneになぜAPICがあったのか、その回答が、おそらくDiamondville DCだ。APICを内蔵していれば、Silverthorne/Diamondvilleはアーキテクチャ的にはデュアルダイ構成が可能だ。Intelは、当初からPC向け製品でのデュアルダイ化も視野に入れてSilverthorneを設計したと推測される。

Silverthorneのブロックダイヤグラム (※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

●Intel 64はONになるがVTはOFFにされるDiamondville

　Diamondvilleファミリでは、Hyper-ThreadingとIntel 64がともに有効化される。Chandrasekher氏が説明した通りの展開だ。シングルコア版のDiamondville SCで2スレッド、デュアルコア版のDiamondville DCで4スレッドの並列実行となる。ただし、Bonnellコアで実装されている機能のうち、Intel VTは無効化される。これは、IntelがVTをCPU差別化の仕様としており、下位のCPUでは無効にする戦略を取っているためだ。最下層に位置するDiamondvilleでも、当面は、VTは実装しているものの使えない機能となる。

Silverthorne vs Diamondville (※別ウィンドウで開きます)

　Diamondville SCは、当初は1.86GHzで投入される予定だったが、現在はデスクトップPCとモバイルPCとも、1.6GHzでスタートする予定となっている。周波数が1グレード下がった理由はわかっていない。Diamondville DCの周波数も同様に1.6GHzでスタートすると推定される。L2キャッシュ量はSCが512KB、DCが1MB。すでに説明したように、単純に2倍だ。

　Diamondvilleのブランド名はまだ明確になっていない。プロセッサー・ナンバーは、デスクトップPCのDiamondville SCが230、モバイルPCのDiamondvilleがN270。Diamondville DCは300番台となる。400/500番台の通常のCeleron CPUより下位という位置付けだ。

　TDPはシングルコアのDiamondville SCで4Wと、Silverthorneの2W以下の2倍で、余裕を持たされている。CPUダイのホットスポットの温度の上限「Tj(junction)」は、デスクトップ向けで摂氏90度とそれなりに高い。つまり、CPUの温度が摂氏90度まで上がっても大丈夫であるため、熱設計の点でも余裕がある。

　SilverthorneのFSB(Front Side Bus)は、従来のIntel CPUのAGL+モードの他に、より低消費電力のCMOSモードをサポートしている。しかし、Diamondvilleでは、従来のIntelチップセットと互換性のあるAGL+だけがイネーブルされる。FSB(Front Side Bus)のベースクロックは、デスクトップPC向けとモバイルPC向けともに533Mtps(ベースクロック133MHz)。

　Intelは、SilverthorneのFSBを、現行のIntel FSBの上位互換設計とした。そのため、既存のチップセットファミリの系統をそのまま使うことができる。Silverthorneは新設計のコンパニオンチップ「Poulsbo」を使うが、Diamondvilleは違う。デスクトップでは945GCとICH7/R/DH、モバイルでは945GSEとICH7Mが対応する。基本的には、従来のインフラに載る形となる。945GCのGraphicsはDirectX9相当、Windows Vista Basicロゴのサポートとなる。

Silverthorne動作周波数 (※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

Silverthorneのレイアウト (※別ウィンドウで開きます) PDF版はこちら

●ローコスト化に主眼を置いたDiamondville

　Intelは、この市場向けにはマザーボード込みのセット販売でCeleron 220/215を提供している。これは、Core Microarchitecture(Core MA)のシングルコア「Conroe-L(コンローL)」ベースのCPUで、ダイサイズ(半導体本体の面積)は83.87平方mmと、PC向けCPUでは最小のレンジだ。Celeron 220が1.2GHzに周波数を落としてTDPを19Wに抑えた製品、215が1.33GHzでTDP 27Wの製品となっている。

　Intelはこの製品群にボード込みで60ドル以下の価格をつけており、利幅はかなり薄いはずだ。Intelの本音としては、Celeron 220/215は単なる“見せ球”で、より原価が低いDiamondville系に迅速に切り替えたいところだろう。Diamondvilleのダイは25平方mm以下でConroe-Lの1/3以下。その分、製造コストはぐっと下がる。

　また、この市場ではTDPと平均消費電力の引き下げにも強い要求がある。低コスト化のためには、メンテナンスが必要な機械部品を減らす必要があり、そのためファンレス動作が必要だからだ。この点でも、Diamondville SCの4Wと、Diamondville DCの8Wは強味がある。ちなみに、ローコストPCでは、機械部品であるHDDも削り、低容量のフラッシュメモリに置き換える傾向にある。また、TDPが下がると、廃熱機構や電源などさまざまな部材のコストを下げることが可能になる。

　さらに、ローコストPCがターゲットとするエマージング市場では、電力供給が安定していない地域も多い。そのため、バッテリ駆動も必要となる。電力消費の小さなDiamondvilleは、この点でも有利だ。しかし、少なくともデスクトップPC向けのDiamondvilleでは、Silverthorneで実装される各種省電力機能は無効化される。例えば、Silverthorneの低平均消費電力の要であるC6ステイトはサポートされず、通常のデスクトップ同様にC0/C1ステイトの切り替えのみサポートされる(ただしL2のダイナミックサイジングはサポートされる)。また、SpeedStepもサポートされない。システムコストの削減の方に、主眼が置かれている。

　Diamondvilleでは、CPUパッケージもソケッタブルな通常の「LGA775」ではなく、ボードに直付けする437ピンの「Micro FC-BGA8」パッケージとなっている。これは、「FC-BGA6」パッケージのCeleron 200系と同じだ。

　パフォーマンス面では、Silverthorne 1.86GHzがDothan 512KB 800MHzと比較してシングルスレッドで10%、マルチスレッドで40%上がるとIntelは顧客に説明している。とすると、Conroe-L 512KB 1.2/1.33GHzのCeleron 2xxと、1.6GHzのDiamondville SCを比較すると、パフォーマンスでは明らかに劣勢となる。デュアルコアのDiamondville DCは、パフォーマンスを重視する顧客に向けたソリューションとなるだろう。ただし、シングルスレッド性能は相対的に低い割に、マルチスレッド性能が高くなり、パフォーマンスの性格が異なるようになる。

　Intelは現状では、スタンダードなPC CPUと、LPIA系であるDiamondvilleの間に線引きをしており、DiamondvilleはローコストPCと位置付けを明確にしている。しかし、用途によってはDiamondvilleが魅力的となるデバイスは多い。Intelが、Diamondvilleをどのように舵取りして行くのかが注目される。

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【2月18日】【海外】SilverthorneのパフォーマンスはDothan以上
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【2月7日】【海外】これが超低消費電力「Silverthorne」の正体だ
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【2007年5月10日】【海外】デスクトップCPUと同じ仕様を載せた「Silverthorne」
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(2008年2月19日)

[Reported by 後藤 弘茂(Hiroshige Goto)]