iPhone登場以来、スマートフォンのCPUはどのぐらい高速化したのか計算してみた

　昨年(2024年)、「最新CPUは50年前の＿＿万倍速い！進化の歴史を辿ってみた」という記事を書かせて頂いたが、編集部から「今度はiPhone登場以降のモバイル向けプロセッサの進化について、性能がどのぐらいになったのかまとめていただきたいのですが」という依頼をいただいた。

　……まぁやることは以前とあんまり変わらないのだが。

　いわゆる携帯電話に、電話機能以外のものがいつ入ったか？というのは判断が難しいのだが、ゲームなら1998年の「Nokia 6110」(写真1)がSnake Game(写真2)を搭載したのが多分最初である。

【写真1】Nokia 6110。By (c)Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons), CC BY-SA 4.0,

【写真2】Snake Gameの画面。By Nokia- ,Fair use,。ちなみに、ほかにMemoryとLogicというゲームも搭載されていたらしい

　これに搭載されていたのはTIのMAD2こと「5L43H04」というチップセットで、13MHz駆動の「ARM7TDMI」コアを搭載していた。ARM7TDMIは0.7 DMIPS/MHzとされていたので、13MHz駆動で9.1 DMIPSほどの性能となる。ちなみにArduino Uno R3が9.85 DMIPSなのだそうで、これと同程度の性能と考えると分かりやすい。

　ただこの頃はまだアプリケーションプロセッサといった考え方もなかったし、5L43H04もメインとなる処理は通信制御であって、Snakeはオマケという扱いだったから、この頃は実はプロセッサの性能を比較してもあまり意味がない。

　その後、フィーチャーフォンでもアプリケーションプロセッサを搭載したものとかが出てきたりした。もっともこの世代は、機種ごとにプロセッサが異なったりしている(松下は確かUniphierベースの独自プロセッサを採用していた)など、公平に比較する方法が見つからないのと、そもそもお題が“iPhone以降のスマートフォン向けプロセッサ”という話だったので、iPhone以前は割愛させていただく。

　また、Android系はあまりに多数のメーカーがありすぎて、表を作るのが大変に困難だったので、今回はGoogle提供の製品のみに限らせて頂いた。あとスマートフォンということでタブレット(iPadやNexus系タブレット)あるいはメディアプレーヤー(iPod Touch類)は省かせて頂いている。

　ちなみになんでタブレットを外したかというと、利用できる電力がスマートフォンの倍以上(ついでに放熱能力も倍以上)ということで、一緒に比較するのが困難なためだ。あくまでも今回は、消費電力コアあたり1～2W未満に抑えられているスマートフォンのみでの比較としている。

スマートフォンのCPUはどのぐらい速くなった？

　ということで、5つの時代に分けてAppleとGoogleのスマートフォンと、そこに実装されているコアの特徴を簡単にご紹介したところで、最後に性能をまとめてみてみたい。

　いろいろ調べたのだが、ある程度網羅しているものとなるとGeekbenchくらいしか存在しないのが実情で、しかもv3/v4/v5/v6のスコアが混在している。表1～5にそれぞれGeekbenchの結果を記したが、これはMulti Core Scoreの代表値である。

　あと表1の世代は、そもそもGeekbench自体がない。仕方がないので、この世代のみコアのDMIPS値(ARM11: 1.25 DMIPS/MHz、Cortex-A5: 1.57 DMIPS/MHz、Cortex-A8: 2.0 DMIPS/MHz、Cortex-A9: 2.5 DMIPS/MHz)にコアの数と動作周波数を掛けたものを利用して性能比を算出している。

　またベンチマーク同士の性能比は、前回同様にベンチマーク結果の相乗平均で算出している。

　ということでグラフ1がその結果である。Appleで言えば、2007年6月の初代iPhoneと2024年9月のiPhone 16 Proの性能比が384.9倍と算出されており、17年3カ月で384.9倍なので年率40.5%ほどの伸びとなっている。

【グラフ1】スマートフォン向けCPUの性能進化

　一方Googleの方は、2010年1月のNexus Oneと2025年3月のGoogle Pixel 9aの比は76倍ほど。年率32.2%ほどとやや伸びが悪い。理由の1つは、GoogleのTensor G4が、Cortex-X4コアを搭載しつつも、最大クロックは3.1GHz留まりと、あまり伸びていないことで、その主な理由はSamsung 4LPPを利用しているためと思われる。競合のApple A18 BionicのEverest Coreが最大4GHzで動作していることを考えると、これが性能の伸びをやや抑えている要因と考えられる。

　韓国のthe bellが6月19日に、GoogleがTensor G5の製造委託先をTSMCに変更したことを報じた(リンク先は韓国語)が、それも止むなしと思われる。仮にTensor G4が4GHzで動作し、Geekbenchのスコアも動作周波数に比例して伸びたと仮定すると、性能の伸びは年率34.7%まで改善することになる。Appleほどではないが、まぁ納得できる性能の伸びである。

　以前の記事では49年で6,769万倍、年率44.5%という数字を示したが、Appleの40.5%は結構これに近い数字になっているのが分かる。とはいえ、グラフを見て頂くと、そのAppleでも2019年以降は次第に伸びが鈍化してるのが目に見える。2019年9月のA13 Bionicと2024年9月のA18 Bionicの性能比はおおよそ2.2倍。年率にすると15.1%程度の伸びでしかない。やはり消費電力や実装面積が厳しい分、むやみにコアを増やしたり動作周波数を引き上げられないのが効いているということかもしれない。

　逆に言えば、アーキテクチャ改良だけで年率15%も性能を引き上げた、というのは凄いことなのかもしれないが。