コア設計：チップビニングがAppleのA18バリアント提供にどのように役立つか

iPhone 16e の A18 は、iPhone 16 の A18 と同じではありません。チップビニングという行為が、異なる製品向けに同じチップのバリエーションを作成しながらも Apple を助けている理由はここにあります。

iPhone 16e の発売は、iPhone SE 3 の精神的な後継機種の徹底的な近代化でした。このアップグレードにより、低価格の iPhone の多くの部分が主力機種である iPhone 16 と同等の速度になりました。

しかし、A18チップを搭載していると謳われていますが、これは同じ機種であるiPhone 16で使用されているA18チップとは異なります。同じラベルが貼られていますが、明らかに異なります。

このプロセスはチップビニングと呼ばれ、多くのチップメーカーが生産歩留まりを最大化するために行っています。AppleがA18でこの手法を採用するかどうかは保証できませんが、妥当な判断と言えるでしょう。

チップビニングの仕組みと Apple のメリットは次のとおりです。

完璧な不完全さ

新しいハードウェアの作成は、それが iPhone や iPad に組み込まれるプロセッサやその他のモジュールであっても、困難でリソースを大量に消費するプロセスです。

しかし、完璧なチップを作ろうとすると、問題が起こり得ます。ウエハー上のチップのバッチは理論的にはすべて完璧であっても、製造上のばらつきにより、一部のチップに問題が生じる可能性があります。

チョコレートバーの製造ラインを想像してみてください。ほとんどのチョコレートバーは製造工程全体を完璧に通過しますが、中にはチョコレートの層が完全に塗られていなかったり、ビスケットの一部が割れていたりといった問題が発生する場合があります。

間違いのあるバーはラインから取り除かれるため、パッケージ化されて顧客に販売されることはなく、顧客から苦情が出る可能性があります。

チップでも同じ問題があり、ウエハー上に製造されたチップのすべてがAppleの設計通りになるわけではありません。シリコンウエハーの品質、使用される装置、環境の変化、あるいは設計自体の問題など、様々な要因が原因となる可能性があります。

チョコレートバーは製造コストも廃棄コストも非常に安価ですが、チップの場合はそうはいきません。エッチングされたシリコンチップは、正しく製造されているか問題がないかに関わらず、1個1個の製造コストが比較的高くなります。

チップを無駄にするのではなく、まだ回収することができます。

A18の場合、問題はCPUやNeural Engineではなく、GPUコアの1つに発生している可能性があります。もしそうであれば、Appleは損傷したGPUコアにアクセスできないようにすることで、コア数を5個から4個に減らすだけで済みます。

事実上、そうするということは、iPhone 16e で使用されるすべての仕様を満たすチップであるが、iPhone 16 には適さないということを意味します。

Appleにとって、これはiPhone 16で使用するための基準を満たさないチップにお金や材料を無駄にしないことを意味します。チップ製造会社TSMCにとっては、これは各ウェハからの全体的な歩留まりの向上にも役立ちます。

不完全な完璧さ

チップビニングは、損傷したチップを再利用して廃棄物を最小限に抑えるために使用できますが、意図的にチップを損傷するために使用されることもあります。これは単純な需要と供給の問題である可能性があります。

iPhone 16eを例に挙げましょう。Appleが商業的にヒット作を生み出せば、そのモデルに対応するチップを追加発注する必要が出てきます。しかし、品質の低いA18チップをビニングして供給量を増やすだけでは、すぐに供給が枯渇してしまうでしょう。

Appleは顧客を失望させる代わりに、完全に正常なA18チップを意図的にチップビニングするという手段に出るべきだろう。GPUコアの1つへのアクセスを遮断することで、iPhone 16eに必要なスペックを事実上備えることができるのだ。

これは無駄に思えるかもしれません。なぜなら、消費者はiPhone 16eに、機能低下したA18チップではなく、フルパワーのA18チップを搭載したモデルを好むからです。しかし、Appleとしては、iPhone 16eとiPhone 16の間にパフォーマンスの違いがあることを望んでいます。そうすれば、消費者はより優れたデバイスに喜んで高いお金を払うでしょう。

一般的な慣行

チップビニングは新しい技術ではなく、かなり前から存在しています。IntelやAMDなどの他のチップメーカーも、シリコン全体を最大限に活用するためにこの技術を採用しています。

Core i5として設計されたIntelチップは、i5チップの性能基準を満たさない可能性があります。代わりに、Intelはコア数を減らし、Core i3チップとして消費者に提供する可能性があります。

Appleが自社のチップビニングを疑われたのは今回が初めてではない。

2020年、AppleはiPadシリーズに搭載されているA12Xチップのアップデート版であるA12Z Bionicを発表しました。しかし、すぐにチップビニングが問題となっていることが判明しました。

A12X は 7 コア GPU を搭載して設計されましたが、A12Z には 8 コア GPU が搭載されました。

AppleはA12Zを開発する際に、全く新しいチップを設計したわけではありません。結局、A12Xと全く同じチップであることが判明しました。

A12X はチップ上に 8 つの物理 GPU コアを搭載して製造されましたが、製造上の問題により 1 つのコアが廃棄されたか、問題がない場合は非アクティブ化されました。

A12Zに関しては、Appleは廃棄されなかったチップを使用するか、チップ上の未使用のコアを再アクティブ化しました。

これにより、Apple は一般向けに「新しい」チップを紹介できるようになりました。

2012年4月まで遡ると、Apple TVに搭載されたA5チップはシングルコアだったという事例もあります。しかし、Appleはダイに2つのコアを搭載し、そのうち1つを無効化しただけでした。

しかし、Apple は必ずしもチップビニングを採用して、同じ世代のチップにばらつきを導入するわけではありません。

2024年10月に行われた調査では、A18はチップビン詰めされたA18 Proではなく、ダイにかなりの設計が施されていることが判明しました。

これは、AppleがiPhone 16eに搭載予定のA18チップでチップビニングを採用しているかどうかを必ずしも意味するものではありません。しかし、特に非対称の3GPU構成を考えると、これは利用可能な最も簡単な方法です。

効率性と正常性

チップビニングは、消費者にとっては性能の無駄遣いのように聞こえるかもしれません。潜在的に性能の低いチップを、使いやすく販売可能な劣ったバージョンにするだけでなく、性能のさらなる向上を諦めてしまう可能性もあるのです。

しかし、チップ製造における一般的な手法として、チップビニングはリソースとコストを節約する上で不可欠な要素です。また、大きな労力をかけずにチップのバリエーションを安価に提供できる方法でもあります。

これは今後も続くプロセスです。機会損失やパフォーマンスの低下を不快に感じる人もいるかもしれませんが、生産コストの不必要な上昇を避けるためにも必要なことです。