後藤弘茂のWeekly海外ニュース

COMPUTEXでFUSIONプロセッサを初公開したAMD



●疑問符がついたCOMPUTEXでのAMDカンファレンス

 AMDは台湾で開催されているCOMPUTEXで、CPUとGPUを統合したFUSIONプロセッサ「APU(Accelerated Processing Unit)」の実物を、ついにお披露目した。COMPUTEXのプレスカンファレンスでは、3Dグラフィックスの動作デモを初めて公開。また、APUのダイ(半導体本体)のウェハも見せて、APUの内部バス構成も明らかにした。

 製品計画では、メインストリームのデスクトップとノートPC向けのAPUである「Llano(ラノ)」と、低消費電力のAPU「Ontario(オンタリオ)」のどちらも来年(2011年)前半に市場に投入することを明確にした。クアッドコアのLlanoは、2011年のAMD CPUのメインストリームとなり、低消費電力コアのOntarioはネットブックから低消費電力ノートPCの階層をカバーする。2011年からはAPUの時代になると宣言した。

 このように、COMPUTEXでのAMDは、FUSION APUのデビューを大々的に謳った。しかし、その内容は、少なくともFUSION APUの核となるLlanoについては、寂しいものだった。まず、COMPUTEXで公開されたウェハは、ダイサイズから見てLlanoではなく、ダイの小さなOntarioのものと見られる。動作デモも、ゲーム画面をごく短時間見せただけで、性能を比較できるレベルではなかった。デモは省電力プロセッサと説明しているため、Ontario上でのものだと推定される。

 こうして見ると、FUSION APUのデビューとは言っても、その内容には疑問符がつく。Ontarioより先行するはずのLlanoの姿が見えないのは、戦略的なものなのか、それとも技術的な問題のためなのか、現時点でははっきりしない。言ってみれば、主役が不在の舞台を覆い隠すようなプレゼンテーションだった。しかし、2011年のCPUとして、FUSION APUを核にするというAMDの戦略だけは明瞭になった。

FUSIONのウェハを掲げるバーグマン氏 FUSION APUの概要
コードネームLlano コードネームOntario 初のFUSION動作デモを実施

●ヘテロジニアスコンピューティングへのステップAPU

 AMDはビッグビジョンとして、CPUアーキテクチャを根本から変革し、スカラプロセッサ(CPU)とSIMDプロセッサ(GPUなど)によるヘテロジニアス(Heterogeneous:異種混合)コンピューティングへと移行することを唱えている。そうしたAMDのヘテロジニアスコンピューティングのビジョンを具現化するのがAPU(Accelerated Processing Unit)だ。CPUとGPUを1個のダイ(半導体本体)に統合したAPUは、当初FUSIONと呼ばれていた。AMDがAPUのビジョンを唱え始めたのは、ATI Technologiesの買収を発表した後の2006年末頃からだ。あれから3年半、AMDは台湾で開催されているCOMPUTEXでのプレスカンファレンスで、ついにその成果を見せることができた。x86 CPUの開発サイクルは最短4年なので、このタイムラグ自体はおかしくはない。

 Llanoは来年(2011年)前半に投入される予定で、現在は実シリコンのバリデーションのフェイズにある。LlanoはノートPCとメインストリームのデスクトップPC向けで、製造プロセスは32nm SOIプロセス。シングルダイに最大4個のCPUコアとDirectX 11 GPUコアを統合する。AMDは、2009年11月に、Llanoでは設計フローとして、ディスクリートのCPUとGPUそれぞれの成熟した技術を、APUとして融合させると発表している。そのため、Llanoは、CPUコアもGPUコアも、2011年の最先端の技術ではない。CPUコアは現在のHound(K10)系コアを32nm SOIに載せて拡張したもの、GPUコアは現在のDirectX 11世代がベースとなる。

 既存のHound(K10)コアの拡張版をベースとしたLlanoに対して、Ontarioは全く新しいCPUコア「Bobcat(ボブキャット)」をベースとする。BobcatはK10よりもパイプラインをシンプルにして、小型低消費電力化を図ったコアだ。

 低消費電力&低コストという面で、BobcatはIntelのAtom系のBonnell(ボンネル)コアに相当する。しかし、Bobcatの方が、シングルスレッド性能がかなり高いと推定される。Bobcatは、アウトオブオーダー実行で実行パイプは整数演算が2パイプ、ロードとストアがそれぞれ1パイプずつ、浮動小数点演算パイプが乗算と加算のそれぞれ1パイプずつの構成となっているためだ。Bonnellと較べるとずっとリッチなコアだが、Houndと較べるとかなりシンプルで、ちょうど中間に位置する。

AMDのアーキテクチャ比較
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●Llanoとはダイサイズが異なるAPUのウェハ

 AMDのRick Bergman氏(Senior Vice President and General Manager, AMD)は、COMPUTEXでのカンファレンスの冒頭で1枚のシリコンウェハを公開した。Bergman氏が掲げたウェハは「我々が提供できるAPUの1つ」のものと紹介された。

 このウェハをよく見ると、ウェハ上でダイは縦横それぞれに36個強と33個弱が配置されている。ダイサイズ(半導体本体の面積)は、計算上では80平方mmを切る。これは、Intelの45nmプロセスのAtom系のGPU統合製品(Pineviewはデュアルコアで86.6平方mm)と同レベルのダイサイズだ。

 それに対してクアッドコアのLlanoのダイサイズは推定で170平方mmを超える。ダイサイズが推定できるのは、LlanoのCPUコアのサイズが判明しているためだ。公開されているLlanoのダイ写真をCPUコアの比率で計算すると170平方mm台のダイとなる。もしデュアルコア版を作ったとしても(現在のLlanoはクアッドコア版だけ)120平方mm以上のサイズになると推定される。そのため、AMDがCOMPUTEXで公開したウェハはLlanoではないことになる。Bergman氏は明言しなかったが、Ontarioのウェハである可能性は高い。OntarioはCPUコア自体が小さくデュアルコアであるため、100平方mmを切るダイサイズになると推定される。

32nmプロセスのK10 CPUコア
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LlanoのダイとPropusのダイ
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 Bergman氏はカンファレンス後半でライブデモも公開した。デモの紹介でBergman氏は「FUSIONプロセッサで走るDirectX 11のデモを見せよう。これは低電力のFUSIONプロセッサだ」と語っている。こちらも、Ontarioである可能性は高い。デモは単なる動作状態の確認レベルで、パフォーマンスがわかるようなデモではなかった。

●2011年のCPUアーキテクチャの刷新に向けてのレース

 IntelとAMDは、どちらも2011年の前半に新CPUの投入を控えている。Intelは「Sandy Bridge(サンディブリッジ)」ファミリだ。そして、どちらもCPUにGPUを統合したFUSIONタイプだ。そのため、両社は製品投入のレースを舞台裏で行なっており、製品の成熟度を示すために熾烈なデモ競争をしている。すなわち、Intelが4月のIntel Developer Forum(IDF) Beijingで、Sandy Bridgeの動作デモを行なえば、AMDが6月のCOMPUTEXでAPUのデモを行なうという具合だ。

 しかし、今回、AMDは明確にLlanoとわかる公開は、シリコンでもデモでも行なうことができなかった。これのどこが問題かというと、AMDが、Intelのメインストリーム版Sandy Bridgeに対抗する製品の成熟度を示すことができなかったからだ。そのため、AMDがLlanoを予定通り提供できるかどうかという点に、疑問符がついたことになる。

 AMDは昨年(2009年)に45nmのK10ファミリを投入して以来、メインストリームデスクトップ向けにはほとんど新製品がない。例外は、大型ダイ(半導体本体)の6コアCPU「Phenom II X6(Thuban:トゥバン)」だけだ。AMDは2011年後半に、パフォーマンスデスクトップ向けに「Bulldozer(ブルドーザ)」コアも投入する。しかし、Bulldozerコアは、シングルスレッド性能よりもマルチスレッド性能に重点を置いているため、メインストリームにはフィットしにくい。

 そのため、もし、Llanoの投入が遅れると、AMDは2年近くメインストリームデスクトップでのリフレッシュを行なえないことになってしまう。Intelは、その領域をカバーするSandy Bridgeを着々と進めているだけに、AMDがLlanoを打ち出せないことは不安をあおる。

2009年11月時点のノート向けロードマップ
2009年11月時点のデスクトップ向けロードマップ

●ヘテロジニアス化のビジョンを打ち出したAMD

 ただし、AMDのカンファレンスでは、説得力を持つポイントもあった。それは、AMDがAPUの内蔵GPUコアを汎用コンピューティングに使うことを強調したことだ。CPUに内蔵するGPUコアの汎用利用を謳わないIntelとの違いを明瞭にした。

 同様にCPUとGPUを統合するIntelとAMDだが、両社の基本スタンスには大きな違いがある。Intelは、汎用コンピューティングは、あくまでもCPU側にとどめて、プログラミングモデルを共通化できないGPUは、あまり汎用には使いたがらない。GPU型のSIMDプロセッサは、消えつつあるLarrabeeのように、プログラミングモデルとして融合できるようにしてカバーするというのがIntelの考え方だ。

 それに対して、AMDのスタンスは、ややNVIDIAに近い。AMDは、当面は、プログラミングモデルが分断されても、GPUコアを汎用に使おうとしている。OpenCLのような上位の言語でラップする形で取り込む。ただし、長期的なビジョンとしては、Intelのように命令スペースレベルで融合させることも視野に入れる。つまり、NVIDIAとIntelの中間的なビジョンを持っているのがAMDだ。

 今回、AMDはそうした同社のスタンスを、再び明確にした。FUSION APUをヘテロジニアスコンピューティングの一環と位置づけ、GPUコアをSIMDエンジンアレイと名付けることで、Intelとの違いを示している。Larrabeeを落としたIntelは、CPUへの汎用SIMDコアの統合計画を練り直すことになると見られる。その間は、AMDがヘテロジニアスコンピューティングで先行できることになる。

APUのアーキテクチャ
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