Appleは新型MacBookに数々の素晴らしい技術を搭載しているが、中でも最も驚異的なのは、1回の充電で9時間も使えるという驚異的なバッテリー駆動時間だろう。AppleInsiderは、その仕組みを探るため、その内部構造を詳しく調査した。
一見すると、9時間のバッテリー駆動時間はそれほど素晴らしいとは思えないかもしれません。Intelの省電力Broadwellチップを搭載した刷新された13インチMacBook Proは、今月初めのテストで約2時間長く駆動しました。
ただし、一つ問題があります。MacBook Pro のバッテリーはほぼ 2 倍の大きさです。
MacBookの39.7Wh（ワット時）のパワーリザーブは、MacBook Proの74.9Whより35Whも小さい。13インチMacBook Airに搭載されている54Whのバッテリーよりもさらに小さい。MacBook Airは電源プラグを抜いても12時間駆動する。
では、Appleはどのようにそれを実現するのでしょうか。その答えは、最新のRetinaディスプレイ、超低消費電力RAM、そしてIntelのBroadwellプロセッサという新しいテクノロジーの組み合わせにあります。
網膜リダックス
まだテストする機会はありませんが、12インチRetinaディスプレイは新型MacBookの最大の電力消費源であることはほぼ間違いありません。高解像度ディスプレイは本質的に電力を消費します。何百万ものピクセルを駆動するために必要なグラフィック処理能力に加え、ピクセルが非常に高密度に詰め込まれているため、バックライトが画面を透過しにくくなります。
通常、より強力なバックライトを駆動するには、より大きなバッテリーが必要になります。新しい Retina ディスプレイをサポートするために大型化した第 3 世代 iPad と第 2 世代 iPad mini で、このことが実際に確認されました。
TFT-LCDディスプレイでは、各ピクセルの一部がトランジスタによって覆われており、赤、緑、青のサブピクセルの動作を制御します。パネルの種類と設計によっては、覆われていない部分、つまり「開口部」はピクセルの半分程度になることもあります。
開口部が小さくなると、同じディスプレイ輝度を得るためにはバックライトの消費電力が増加します。幸いなことに、開口部を大きくする方法はいくつかあります。
一つの方法は、トランジスタの材料を変えることです。Appleの最新iPhoneに搭載されているようなLTPSベースのパネルは、電子移動度が高く、トランジスタを小型化できるため、ピクセルの開口部を大きくすることができます。
もう一つの選択肢は、ピクセル自体を再設計することです。これはAppleが新型MacBookで採用したと思われるアプローチです。Appleは具体的な内容を明らかにしていませんが、MacBookのランディングページに掲載されている小さなアニメーションでは、いくつかのコンポーネントが他のコンポーネントの上に重ねられ、開口部が拡大されている様子が示されています。
どの部分が描かれているかは不明ですが、Appleは過去にも様々なピクセルコンポーネントの積層を試みてきました。1月にAppleに付与された特許では、発明者のYoungbae Park氏、Shih Chang Chang氏、Vasudha Gupta氏、John Z. Zhong氏が、ゲートラインまたはデータラインを半分に分割し、その2つの半分を積み重ねる方法について検討しています。
実際の実装はさておき、Appleは、より大きな開口率によって、他のノートパソコンのバックライトよりも30%効率の高いバックライトを搭載することが可能になったと述べています。これはそれ自体が大きな改善であり、ディスプレイの電力要件を大幅に軽減します。
ブロードウェル コアM
ディスプレイに次いで、プロセッサはデバイスのバッテリー寿命に最も直接的な影響を与えます。AppleはMacBookに、Intelの超低電圧デュアルコアチップであるBroadwell Core Mシリーズを採用しました。
インテルのプロセッササイクルの目玉であるBroadwellは、アーキテクチャ上の小さな変更点も備えているものの、最大の特徴はプロセスサイズを22ナノメートルから14ナノメートルに縮小した点です。一般的に、プロセスサイズ縮小とはトランジスタの小型化を意味し、チップメーカーは同じスペースにより多くのトランジスタを詰め込むことで効率を向上させることができます。
インテルによれば、Broadwell プロセッサは、パフォーマンスは同等かそれ以上を維持しながら、消費電力を前世代の Haswell プロセッサより約 30% 削減しているという。
これはMacBook Proユーザーにとっては朗報ですが、新型MacBookでは同じチップのBroadwellバージョンを採用するだけでは不十分でした。Appleはさらに低消費電力のCore Mを採用しました。
MacBook Airに搭載されているCore i5はアクティブ時に15ワットの電力を消費しますが、MacBookのCore Mはわずか5ワットしか消費しません。消費電力が低いということは、発熱も少なくなるため、MacBookをファンレスにすることで、さらなる電力消費を削減することが可能になります。
どのCore MチップがMacBookの出荷モデルに搭載されるかは正確には分かりませんが、5Y70（ベースクロック1.1GHz）と5Y71（1.2GHz）モデルになる可能性が高いと考えられます。Appleは市販部品を供給されない可能性が高いでしょう。5Y70と5Y71の定格消費電力は4.5ワットですが、Appleは5ワットと謳っています。しかし、大まかなスペックはMacBookとほぼ同様になると思われます。
より効率的なRAM
最新の13インチMacBook Proのレビューで述べたように、超低消費電力のLPDDR3 RAMはAppleのラップトップラインナップ全体に普及し始めています。2013年のMacBook Airで初めて搭載され、新しいMacBookにも搭載されています。
LPDDR3はもともとスマートフォンやタブレット向けに開発されたため、従来のデスクトップRAMの低消費電力版であるDDR3Lとはアーキテクチャが異なります。DDR3Lは1.35VのSSTL（低消費電力）であるのに対し、LPDDR3は1.2VのHSUL（低消費電力）で動作するため、I/O電圧が低く抑えられます。また、スタンバイ時の消費電力も抑えられます。
スタンバイモードでは、LPDDR3 はデスクトップ DDR3 のわずか 10% の電力しか使用しません。
LPDDR3は、アクティブ時には従来のデスクトップDDR3の70%の電力で動作するように設計されています。スタンバイ時には、消費電力はわずか10%にまで低下します。
これを DDR3L の全面的 85 パーセントと比較すると、電力節約が明らかになります。
不思議なことに、Appleは新型MacBookのスタンバイ時間に関するデータを一切公開していません。MacBook Airではこの数値を謳っていますが、なぜそれが省略されているのかは不明ですが、新型MacBookがMacBook Airの30日間のスタンバイ時間とどの程度比較されるのか興味深いところです。
その他の貢献者
新しい Retina ディスプレイ、Broadwell チップ、LPDDR3 RAM は、新しい MacBook の優れたバッテリー寿命の最も重要な要素のようですが、それだけではありません。
例えば、802.11ac Wi-Fi の追加は、ネットワークリクエストをより迅速に処理し、無線が低電力スタンバイモードに素早く復帰できるようにすることで、改善につながる可能性があります。これは、無線自体の消費電力が増加するにもかかわらず、LTE 使用時に携帯電話のバッテリー寿命を延ばすのと同じ基本的な概念です。
MacBookの再設計されたキーボードも、その一因となっている可能性があります。旧モデルのようにプラスチック製の拡散板を備えた単一のLEDセットを使用するのではなく、Appleは新型MacBookでは各キーの下に個別のLEDを配置しました。これにより、よりきめ細かなバックライトの輝度調整や、キーの重要度に応じて個々のキーの輝度を変化させるなど、高度なエネルギー管理オプションが可能になるかもしれません。
そしてもちろん、Apple の新しい段状バッテリー (AppleInsider では今週後半にさらに詳しく取り上げる予定) により、同社は従来の設計では実現できなかったほど多くの容量を詰め込むことができるようになった。
新しい MacBook が出荷されるまで全容は分からないが、外から見ると、Apple は電力効率の面で大成功を収めたようだ。
