ARMチップは世界中のほとんどのスマートフォンやタブレットに搭載されていますが、データセンターにも高性能なARMチップが搭載されています。AppleはハイエンドのARM Macの高速化を、もしかしたらそれほど待つ必要はないかもしれません。
デスクトップ、ラップトップ、データセンターのほとんどのアプリケーションでは、Intelのx86チップが長らく業界標準でした。しかし、AppleがARM Macで自社製チップに切り替えるとの噂が広がる中、高性能ARMチップを市場に投入しているメーカーがいくつか存在します。
これがなぜ重要なのか、そして Apple が Intel を放棄することでより広範な移行が促進される可能性があるのかを説明します。
ARMとx86チップの違い
ARMチップはIntel x86チップよりもはるかに電力効率が高く、一般的にワット当たりの性能も優れています。これは、命令セットのシンプルさ、トランジスタ数の少なさ、全体的なクロック速度の低さなど、さまざまな理由によるものです。
ARM の電力効率は、生産および開発コストの低さなどの他の要因と相まって、主にスマートフォン、タブレット、一部の Google Chromebook などの軽量 PC などのほとんどのモバイル デバイスの業界標準となるよう ARM チップを導きました。
しかし、実際に高性能なチップセット、特にデスクトップパソコンやノートパソコンでの使用に関しては、Intelのx86が当然の選択であると長年考えられてきました。これは長年の認識であり、Intelの着実な優位性は、2005年にAppleがPowerPCからx86に移行したことからも見て取れます。
データセンターやサーバーでも同様です。少数の例外はあるものの、Webアーキテクチャの大部分は依然としてIntelのチップ設計指針に基づいています。Intelは依然として市場シェアでトップ（ほぼ独占状態）であり、AMDのx86ベースチップが残りの大半を占めています。
2010年代初頭から、ARMベースのサーバーへの広範な移行が議論されてきました。それから約10年が経ち、ARMチップは一部のサーバーアプリケーションで使用されていますが、市場シェアはx86ベースの競合製品に比べると依然として低い水準にあります。
しかし、モバイルデバイスとラップトップの境界が曖昧になり、データセンター運営者がより効率的で安価なサーバーオプションをますます求めるようになるにつれ、2020年は状況が変わり始める年となるかもしれません。
ARMプロセッサの現状
Apple の A13 チップセットは、市場で最も強力な ARM ベースのモバイル プロセッサの 1 つです。
現在の ARM チップ業界に関する興味深い点の 1 つは、使用されている ARM プロセッサの大部分がカスタム チップ設計に基づいていることです。
AppleのAシリーズシステムオンチップ（SoC）は、ARMプロセッサの潜在能力を特に発揮する点で、その好例です。Appleは現在、市場最速のスマートフォン用チップを製造しており、これによりiPhoneは、スペック上はより優れているように見えるライバルのAndroidデバイスに匹敵、あるいは凌駕しています。これを実現するために、Appleはチップを自社で設計し、プロセッサ命令についてはより大規模なARMエコシステムのみに依存しています。
例えば、最新のiPhone用A13 Bionicチップは、一部のデスクトップCPUに匹敵する性能を実現しました。Apple以外にも、Qualcomm、MediaTekなどのメーカーがARMチップの設計指針を自社のカスタムチップに適用しています。
ARMチップはサーバーやデータセンターではあまり普及していませんが、多くのサードパーティメーカーがこれらの市場に特化した独自のARMベースチップを設計しています。これらのサーバープロセッサは既存のデスクトップハードウェアにそのまま移植できるものではありませんが、AppleがIntel Xeonプロセッサを採用していることを考えると、それほど遠い将来ではないでしょう。
2020年3月、Ampereは、ARMベースの80コアサーバープロセッサ「Altra」を発表しました。同社は、このプロセッサがIntel Xeon Platinum 8280と比べて電力効率が2.11倍、生のパフォーマンスが最大2.23倍優れていると予測しています。
比較のために、Xeon Platinum 8280は2019年第2四半期にリリースされたCascade Lakeチップで、28コア、ベース周波数2.7GHz、熱定格205Wを誇ります。ARS Technicaの報道によると、Ampereはラック構成でAltraプロセッサをラックに搭載した場合、8280よりも最大120%優れたパフォーマンスを発揮するとさえ述べています。
Amazonは2018年に、ARMベースのサーバーチップ「Graviton」を発表しました。このサーバーチップは市場に永続的な影響を与えなかったように見えますが、Amazonは2020年3月に「Graviton 2」と呼ばれる新しいチップを発表しました。同社によると、このチップは多くのサーバーワークロードにおいてAMDやIntelよりも優れた価格性能比を実現しています。
Amazonは、Elastic Compute Cloud（EC2）ウェブサービスのユーザーは、価格性能比が40%向上すると発表しました。クラウドベースの企業やSaaS（Software as a Service）企業にとって、これは大きな競争優位性をもたらす可能性があります。なぜなら、同等のサービス速度でより少ないコストで済むからです。
ARMサーバーチップの市場リーダーであるMarvellは、96コアを搭載した240Wのシリコンチップである新しいThunderX3「Triton」チップセットも発表しました。Marvellによると、ThunderX3は、MySQLやCDNといった複数のクラウドベースのワークフローにおいて、Intelの2019年型Cascade Lake-SPチップよりも一貫して優れたパフォーマンスを発揮したとのことです。
サードパーティ製のARMチップが市場に出回っている一方で、ARMチップの命令セットを設計するARMホールディングスも、自ら市場に参入し始めています。おそらく最も興味深いのは、同社のラップトップ向けチップでしょう。長らくインテルに遅れをとっていましたが、ようやく追いつきつつあるようです。
ARMのチーフアーキテクト、マイク・フィリッポ氏はCNETに対し、2019年に初めてハードウェアに実装されたCortex-A76は、Intel Core i5-7300とほぼ同等の性能を提供するラップトップ向けチップだと語った。これは驚異的な性能ではないが、ARMがIntelに追いつき、自社市場で打ち負かそうとしていることを示唆している。
ARMホールディングスのファーストパーティサーバーアーキテクチャも、この分野で大きな話題を呼んでいます。同社は2018年に、Neoverse N1と呼ばれるサーバーアーキテクチャの刷新を発表しました。（ちなみに、AltraやGraviton 2など、前述のチップのほとんどがこのアーキテクチャをベースとしています。）
それ以来、ARM Holdings は、2019 年の Ares デザインなど、非常に野心的なサーバー チップをいくつかリリースしてきました。
高性能ARMチップの重要性
ARM が最近発表した Neoverse チップは、高性能サーバー アプリケーションを対象としています。
インテルのパフォーマンス向上のペースが鈍化していることは周知の事実であり、同社は他にも様々な問題を抱えている。問題は、同社が基本的にパフォーマンスの限界はほぼ達し、現代のコンピューターで可能な範囲を既に最大限に活用していると主張していることにある。
しかし、ARMは自社のチップに関して異なる見解を示しており、2018年には将来のチップの各世代が過去の世代よりも少なくとも30%高速になると約束しました。これは、Intelが現在のチップ設計で約束している性能をはるかに上回るものです。
これはARM自身が設計したファーストパーティチップのみであり、Appleなどの企業が製造するサードパーティ製のカスタムチップは含まれていません。これらのチップは、タブレット、スマートフォン、IoTデバイスにおいて、市場で大きな成功を収めています。
端的に言えば、ARMをはじめとするチップメーカーは、x86プロセッサに匹敵するチップの開発に多大なリソースを投入しているようです。ローエンドのコンシューマーユースケースだけでなく、デスクトップとサーバーレベルの両方で、より高性能コンピューティングに重点が置かれています。
ユーザーへの影響に関しては、いくつか大きなものがあります。前述の通り、ARMチップは一般的に電力効率に優れています。速度が追いつくことで、パフォーマンスを維持しながらバッテリー駆動時間を大幅に延長したデバイスが実現する可能性があります。また、ARMチップはIntelチップよりも発熱量が少なく、コンピューターやサーバーの冷却機構と組み合わせることで、パフォーマンス低下の影響を軽減できる可能性があります。
製造コストと導入の容易さも大きな役割を果たす可能性があり、長期的には消費者レベルでコンピューターやその他の電子機器のコストが下がる可能性があります。
高性能ARMチップは、Intelが苦境に立たされている時期に登場しました。同社はパフォーマンス向上に関する約束を何度も破り、納期も守れませんでした。さらに、チップレベルのIntelの脆弱性が多くのデバイスのセキュリティを低下させているという事実も無視できません。
ARMはこれまでそのような問題を抱えてきませんでした。これは主に市場シェアによるものですが、多くのコンピューターメーカーにとって新たなスタートとなる可能性を秘めています。
ARMチップの未来
サーバーやワークステーションといった、私たちの世界の仕事を支えるデバイスに関しては、ARMはIntelのx86に大きく後れを取ってきました。しかし、業界には潮目が変わりつつあることを示唆する暗流がいくつか存在します。
Appleが発表を予定しているARM MacBookは、AppleのカスタムMacチップがどのようなパフォーマンスを提供するかによって、大きな転換点となる可能性が高い。しかし、Project Catalystは、人気アプリ開発者にARMアーキテクチャのサポートを真剣に検討するよう促しており、ARMへのより広範な移行を促す大きな要因となる可能性もある。
ノートパソコン分野におけるAppleの主なライバルであるMicrosoftも、同社が初の3GHz ARMベースチップと呼ぶSQ1を搭載したSurfaceデバイスの新製品ラインを2019年に発表した。
現在進行中のCOVID-19の流行は、大手企業が今後、重要なハードウェアのコストパフォーマンスを真剣に検討することになるため、サーバーおよびデータセンター分野におけるARMへの移行を促進する可能性があります。ARMサーバーチップはIntel製よりも安価であり、前述の通り、ワットパフォーマンスも優れている傾向があります。
他にも要因はあります。あらゆる場所のデータセンターのニーズは急速に進化しています。Intelはサーバー分野で独占状態になりつつあるため、ARMサーバーへの移行は、データセンター事業者にとって、より幅広いサプライヤーからプロセッサを調達できる良い方法です。
もちろん、ARMがIntelのように日常的に使うMacにしっかりと定着するには、まだ時間がかかるでしょう。しかし、ARMが突飛な予測ではなく、現実的な可能性になりつつある兆候が見え始めています。
AppleとARM Mac
AppleがAシリーズプロセッサをそのままMacに搭載することはおそらくないでしょう。他のARMチップがサーバー市場向けにカスタマイズされているように、Mac向けにカスタマイズされたカスタムチップが採用される可能性が最も高いでしょう。ハイエンドチップの登場を待つ必要はありませんが、その市場へのスムーズな移行のためには、おそらく待つことになるでしょう。
一般的に、AppleはMacBookやMac miniのようなローエンドから始めると予想されています。特にノートパソコンの場合、ARMベースのチップはパフォーマンスを犠牲にすることなく優れたバッテリー駆動時間を実現するのに特に適しています。時期はまだ明確ではありませんが、Appleはこれらのチップを「Pro」レベルのハードウェアへと移行させるでしょう。おそらく「Pro」ユーザー層の需要が高まった時でしょう。
現時点でAppleは、AltraやThunderX3に似たワークステーション用チップで、iMac ProやMac ProがXeonプロセッサで現在採用しているのと同じ熱設計と消費電力設計で、ハイエンドのパフォーマンスを実現できる。ソフトウェアもそれに追従する必要があるため、ローエンドモデルへの移行はおそらく同時進行ではないだろう。
より広い視点で見れば、Appleは自社の製品群全体をより厳密に管理することで明らかに利益を得るでしょう。これはiPhoneとiPadで既に達成されている目標です。そして消費者は、iPhoneがほとんどの競合デバイスを凌駕するのと同等のMacのパフォーマンス向上を享受するでしょう。もちろん、バッテリー寿命の大幅な改善やAppleのコスト削減の可能性も言うまでもありません。
特にアップデートされていないプラグインやソフトウェアに依存している開発者やユーザーにとって、移行は必ずしもスムーズではないかもしれません。しかし、Project Catalystのような開発を考慮すると、これは避けられないことのように思われます。
