Apple が Mac に搭載する Intel の x86 チップを自社のカスタム ARM アプリケーション プロセッサに置き換える計画があるという噂は以前からあったが、MacGPU は Apple のシリコン設計チームにとって潜在的にさらに価値の高い一連の機会の 1 つであり、モバイル グラフィック プロセッサで AMD と Nvidia に、モバイル CPU で Intel に勝利してきた Apple の歴史を再現する可能性もある。
この記事では、「Intel がモバイル チップ事業を Apple に奪われた経緯」、Apple が Qualcomm のベースバンド プロセッサ事業に参入する経緯を検証した第 2 部、そして「AMD と Nvidia がモバイル GPU チップ事業を Apple に奪われた経緯」を基に、AMD と Nvidia がデスクトップ GPU 市場で新たな競争上の脅威に直面する可能性がある経緯を検証します。
AppleのGPU（およびGPGPU）への期待
AppleがベースバンドプロセッサでQualcommに脅威を与えているのと並行して、AppleにとってARMベースのMacよりもはるかに大きな可能性を秘めた第二の展望があります。Appleは、クロスプラットフォームCPUアーキテクチャとしてARMを標準化するのではなく、iOSとMacでGPUを標準化することに注力できるでしょう。Appleは、クロスプラットフォームCPUアーキテクチャとしてARMを標準化するのではなく、iOSとMacでGPUを標準化することに注力できるでしょう。
このような動きにより、Mac から AMD および Nvidia GPU が排除され、Apple が iOS デバイスで使用しているのと同じ Imagination Technology PowerVR GPU アーキテクチャに置き換えられる可能性があります。
今日の A8X モバイル GPU (iPad Air 2 で使用) は、AMD や Nvidia の専用 Mac GPU と同じクラスではないことは確かですが、これは Apple の既存の A8X CPU や Intel のデスクトップ x86 チップでも同様です。
ただし、単純で反復的な GPU タスクは、CPU を対象とする汎用コードよりも並列化や複数のコア間での調整が容易であるため、GPU 処理機能の拡張は CPU の拡張よりも概念的に簡単です。
Apple は、Grand Central Dispatch によって、異なるアーキテクチャの複数のコアと複数のプロセッサにわたるタスクのキューを管理するための多くの作業をすでに完了しています。Grand Central Dispatch は、2009 年に Apple の元ソフトウェア エンジニアリング担当上級副社長 Bertrand Serlet によって OS X Snow Leopard に導入され、その後 iOS 4 に組み込まれた機能です。
PowerVR GPUへの移行は、Intel CPUをARMプロセッサに置き換えるよりも、段階的に展開する（例えばローエンドのMacから始めるなど）方が簡単です。OpenGLは既存のグラフィックコードを異なるGPU間で動作させるため、サードパーティ製アプリ開発者の移行作業を大幅に簡素化します。移行管理にRosettaのような高度な技術は必要ありません。
Appleは、開発者が独自のMetal APIによってOpenGLのオーバーヘッドを回避できるようにすることで、既に64ビットモバイルチップからコンソールクラスのグラフィックスを実現しています。昨年の夏、一流のビデオゲーム開発者たちが、MetalのおかげでAppleのA7上で動作するデスクトップ向け3Dグラフィックエンジンのデモを行いました。
わずか 6 か月前、Nvidia は、デスクトップ製品から適応された同社の Kepler GPU 設計を組み込んだ Tegra K1 プロトタイプで実行される同じデスクトップ グラフィック エンジンのデモを開催して注目を集めていました。
しかし、このチップはあまりにも大きく、効率が悪かったため、年末になってもスマートフォンに搭載することはできませんでした（そして、Nvidiaはこれをスマートフォン市場に投入する計画はありません）。対照的に、AppleはMetalを搭載することで、前年の主力スマートフォンで同様のパフォーマンスを披露しました。
現在の A8A では GPU の強化版が Mac 上で (あるいは複数が並列で) 実行されているため、Apple は Imagination からライセンスを受けた独自の PowerVR GPU 設計を利用して、Metal ゲーム開発を Mac に導入できる可能性がある。
プラットフォーム間の受粉
Apple はすでにエントリーレベルの Mac で Intel の統合 HD グラフィックス (ハイエンド構成では Iris および Iris Pro というブランド名で呼ばれ、Intel のプロセッサ パッケージに組み込まれている) を使用しており、Pro モデルでは現在、ディスクリート Nvidia GeForce または AMD Radeon と FirePro グラフィックスの両方を提供している。
Appleは独自のPowerVR GPUシリコンを搭載することで、Metalを活用し、エントリーレベルのMacのグラフィック性能をまず向上させることができました。さらに、MetalはOpenCLスタイルのGPGPU（GPU上の汎用コンピューティング）も処理するため、iOSスタイルのアーキテクチャを組み込むことで、暗号化からiTunesのトランスコード、Final Cutのビデオエフェクトまで、あらゆる処理をコンポーネントコストを大幅に増やすことなく高速化できる可能性があります。
iOS と OS X はどちらも、ユーザー インターフェイスでハードウェア アクセラレーション グラフィックを多用して、スムーズなアニメーション、半透明性、その他の効果を生み出します。
同じグラフィックハードウェアを標準化することで、2つのプラットフォーム間の新たなレベルの相互連携が可能になります。これは、ユーザー、開発者、そしてApple自身にとってほとんどメリットがないにもかかわらず、必然的に起こると予測されるようになったハイブリッドな「iOSX」を作成するよりもはるかに大きな効果をもたらします。Windows 8はMicrosoftにとって「フリーサイズ」の製品戦略として失敗しているにもかかわらず、全く異なるユーザーインターフェースを単純に融合させるよりも、はるかに大きな効果をもたらします。
Apple が Mac の x86 CPU を自社の Ax ARM アプリケーション プロセッサに置き換えるという考え自体が、いずれにせよ Imagination GPU アーキテクチャへの切り替えを必要とするように思われ、最初の GPU 移行が Mac 上の Intel の最終的な置き換えへの足がかりとなる。
簡単すぎるわけではないが、やらないのは不可能だ
もちろん、Apple が Intel の x86 から離れたくない理由のいくつかは、Nvidia と AMD GPU にも当てはまります。両社とも、複製するのは決して簡単ではない (またはリスクがない) 最先端のテクノロジを開発しているからです。
しかし、Apple が GPU に強い関心を抱いていることは明らかです。ビデオ ゲームのグラフィックスだけでなく、システム全体のユーザー インターフェイスのアクセラレーションや GPGPU にとって重要なコンピューティング エンジンとして GPU を重視した、Mac 向けの最新のコンピューティング アーキテクチャを開発しました。
Apple の新しい Mac Pro アーキテクチャ (上図) には、コア ヒートシンクの 3 面に 2 つの GPU と 1 つの Intel CPU のみが組み込まれていますが、これは GPU の処理速度と洗練度が CPU 全般 (特に Intel の x86) よりも速いペースで向上していること、また複数の CPU に比べて複数の GPU の方が生産的に動作させてフル活用しやすいという事実を明確に認識したためです。
Apple の最新の Ax パッケージを拡大すると、同じ現象が確認できます。Chipworks による以下の画像に示すように、3 つの CPU コアを搭載した A8X でも、GPU コアには ARM CPU よりも多くの専用表面積が割り当てられています。
変化に抵抗する独占は今や衰退しつつある
Apple が Intel の x86 から ARM に移行するという憶測はすべて、より根本的な変化の可能性を考慮していない。なぜ、CPU を別の CPU アーキテクチャに置き換えるのではなく、Mac 上のほぼすべての重い処理を一連の強力な GPU に移行し、比較的 CPU を基本的なタスク マネージャーとして使用しないのだろうか?
PCコンピューティングの世界がインテルとマイクロソフトに支配されていた時代、どちらのウィンテルパートナーのビジネスモデルを脅かすような変更を加える余地はほとんどありませんでした。PowerPCとAMD64はインテルに、UnixとOpenGLはマイクロソフトに反対されていました。そのため、ハードウェアとソフトウェアのどちらにおいても、新しいものを試す余地はほとんどありませんでした。PCコンピューティングの世界がインテルとマイクロソフトに支配されていた時代、どちらのウィンテルパートナーのビジネスモデルを脅かすような変更を加える余地はほとんどありませんでした。
両社は提携による迅速なイノベーションさえうまく実現できませんでした。マイクロソフトは1980年代後半、インテルの新しいRISCプロセッサi860向けにWindows NTプロジェクトを開始しましたが、Wintel市場の圧力によってx86に戻されました。さらに10年後、マイクロソフトはWindowsをインテルの64ビットVLIW Itanium IA-64アーキテクチャに移植しましたが、約束されたパフォーマンスの飛躍的な向上を実現できず、この革新的なチップは失敗に終わりました。
コンシューマー市場では、MicrosoftがWindows CEでPDA事業の創出を試み、IntelはDECのStrongARMチームを維持してそうしたデバイス向けのARMチップを開発することに注力しました。しかし、結果は期待外れでした（コンセプト全体は、PCにとって真に斬新な発想というより、NewtonやPalmから流用したものに過ぎませんでした）。
その後15年間、型通りのx86 Windowsマシンを作り続けたインテルは、Windowsの失敗に苛立ちを募らせ、同時にマイクロソフトもx86のモバイルにおける限界に苛立ちを募らせていた。ARMチップを搭載したマイクロソフトのWindows RTや、インテルによるLinuxとAndroidを使った多額の費用をかけた実験など、両社の独自の取り組みは成功どころか、独創的な発想にも欠けていた。
PCの外側を考える
我々は今、コンピューティングの新境地にいる。IBM が 1982 年の PC で初めてインテルとマイクロソフトを共同経営者として迎えて以来、この分野は変化や新しいアイデアに対してこれほどオープンではなかった。その製品はインテルの最悪のチップとマイクロソフトのより優れたソフトウェアのライセンス版を組み合わせた「パーソナル コンピュータ」製品であり、IBM はビジネス マシンにおける自社の独占に実質的な影響を及ぼさないことを期待していた。
Appleは2005年に市場の現実によってPowerPCの実力主義的な採用を諦め、Mac（そして2007年の新Apple TV）にはWintel対応のアーキテクチャを採用せざるを得なくなりました。しかし、2010年までにARM搭載のiPodとiPhoneの大量販売により、Appleは20年前に共同開発したモバイルARMチップをベースにした全く新しいアーキテクチャを導入することができました。
2010年にiPadが発表されたとき、それは単なる薄型の新しいコンピューティングフォームファクタではありませんでした。Wintel以外の新しいアーキテクチャでした。他社が既にARMチップを搭載した携帯電話やPDAを製造していた一方で、主流のARMコンピューターとして成功を収めたのは20年近くも前のことでした。
同年、AppleはセットトップボックスもARMアーキテクチャに移行し、Apple TV（下図）を大幅に簡素化し、大幅に低価格で提供できるようになりました。この製品が既にPowerVRグラフィックスを採用しているという事実は、AppleがMacラインナップで何を実現するか、そしてApple Watchをはじめとする他の新製品カテゴリーで何をするかを予兆するものであり、その可能性を示唆しています。
GPUが設置される場所へスケート
マイクロソフトは1995年から2005年にかけて、OpenGLではなく独自のDirectX APIをグラフィックスに採用することで、PCゲーム、オペレーティングシステム、そしてシリコンチップ設計における支配的な支配権を維持しました。AppleはMacでのOpenGLサポートの維持に尽力しましたが、iOSの成功はDirectXに最も壊滅的な打撃を与えました。これは、MP3再生可能なiPodが、マイクロソフトが独自のWindows Mediaフォーマットをあらゆるモバイルチップに搭載するという野望に与えた影響と似ています。
Mac 上で Imagination GPU をスケールアップすることで、Apple は Nvidia や AMD の高価なチップへの依存を減らし、Metal や GPU 中心のコンピューティングのサポートを強化し、同時にコンピューティング負荷を自社の GPU にどんどん移行させることで Intel CPU への依存を減らすこともできる可能性がある。
AppleはImaginationの株式を約9%保有しており、同社の最大の顧客として、同社の収益の約33%を占めています。そのため、AppleはAMDとNVIDIAによるGPU開発への資金提供を継続するのではなく、PowerVRグラフィックスの拡張を追求する強い動機を持っています。
これはすべて以前に起こったことだ：AMDとNvidiaがモバイルGPUチップ事業をAppleに奪われた経緯―SamsungとGoogleの支援を受けて
