世代間のギャップ：Apple Siliconはリリースごとにどれだけ高速化されるのか

Apple Silicon の速度は、2020 年のデビュー以来、着実に向上しています。Apple がわずか 4 年でチップをどれだけ高速化したかを見てみましょう。

チップの世代は、時とともに進化する傾向があります。設計が向上し、製造プロセスがより狭いスペースに詰め込まれるにつれて、チップの性能は時間とともに向上します。

これは、Macシリーズ、iPad Pro、iPad Airに搭載されているApple独自設計チップであるApple Siliconにも当てはまります。Intel製チップの置き換えは、Appleにとって大きな成果であることが繰り返し証明されており、その改善は顧客に好印象を与え、購入者の増加につながっています。

現在、Apple Siliconの第4世代であるM4シリーズが発売されており、3世代分の飛躍を分析することができます。これにより、2020年11月にM1が初めて発売されて以来、Appleのチップラインナップがどのように進化してきたかをより正確に把握できます。

Apple Siliconチップの比較

この比較を行うにあたり、Geekbenchの結果リストを基準としています。最新の結果を使用することで、ベンチマークのバージョン変更は排除されるため、結果はすべて公平になるはずです。

このアプローチを採用する際には、コア数オプション付きのチップリリースなど、考慮すべき点がいくつかあります。また、例えばMacBook ProとMac Studioの違いも、熱管理、ひいては結果に影響を与える可能性があります。

ダイの縮小による製造プロセスの改善やメモリ帯域幅のアップグレードなど、他の要因もあります。

細かく分けることを省略するために、各カテゴリ内の各チップの最上位の結果のみを使用して、最も高い潜在的なスコアを付与します。

M4に関しては、GeekbenchのMac結果リストには数値は掲載されていません。ただし、データベースでMacのモデルを検索すれば、結果を得ることができます。

M4 モデルについては、妥当と思われる数値を平均化して、誤った結果や大きく外れた結果を排除しようとしました。

Apple Siliconのシングルコアの変更

3つのベンチマーク結果のうち、シングルコアテストはモデル間のばらつきが最も小さい。この一貫性は、Appleがチップのバージョンをどのように製造しているかに大きく依存している。

Intelのようなチップメーカーは、コアクロック速度やコア数など、複数の要素を変更することで、同一世代内のチップのバリエーションを差別化することができます。Appleは、同一世代を通してクロック速度をほぼ一定に保つ傾向がありますが、コア数を変更するオプションは依然として持っています。

各Apple Siliconチップでは、パフォーマンスコアと効率コアのコア配分が異なる場合があります。しかし、各コアタイプの速度はほぼ同等であることが分かっているため、M1とM1 Maxの間に大きな違いはないでしょう。

また、Geekbench でシングルコアテストを実行する場合、パフォーマンスコアが使用される傾向があります。

M1 バージョンからのパーセンテージの変化を比較すると、ベース、Pro、Max チップのそれぞれでかなり類似した結果が得られます。

M2世代は、シングルコアの結果においてM1よりも11%～16%優れています。M3は29%～20%、M4は63%～68%優れています。

2 つの Ultra チップのうち、シングルコア テストでは M2 Ultra が M1 Ultra より 16% 優れています。

この比較からわかるのは、シングルコアの比較において、Appleのアップグレードは世代を超えて非常に一貫しているということです。また、各世代でかなり大きなパフォーマンス向上が見られることも示されています。

Apple Siliconのマルチコアの変更

シングルコアについては理解するのはかなり簡単ですが、マルチコアのスコアに関しては少し難しくなります。

ここで問題となるのは、「マルチ」という接頭辞です。これはCPU上のすべてのチップに負荷がかかることを意味します。コアの数が多いほど、チップのスコアは高くなります。

しかし、Apple はパフォーマンスと効率のコアを配分する方法に関して完全に一貫性を保っていません。

最も低スペックの8コアCPUでは、通常、コアを均等に分割し、それぞれ4コアずつ使用します。M3 Maxのようなより高性能なMaxチップでは、効率コアを4つに絞り、残りの12コアをパフォーマンスコアで埋める場合があります。

矛盾が生じているのはM3 Pro世代です。12コアのM3 Proは、6つの効率コアと6つのパフォーマンスコアで構成されています。

これは奇妙なことです。8コアのM3と16コアのM3 Maxはどちらも効率コアが4つで、残りはパフォーマンスコアだからです。均等に分割されているため、M3 Proはマルチコアテストにおいて、CPUの数値演算性能が通常よりも劣っています。

数値を検証すると、コア数の増加によって、パーセンテージで見るとその差がより顕著になります。M2世代は、マルチコアテストにおいてM1世代よりも概ね16%から17%優れています。

M3世代では、M3はM1よりも39%、M3 Maxは66%性能が向上していますが、M3 Proはわずか24%しか向上していません。繰り返しますが、M3 ProはApple Siliconとしては異例の性能です。

M4 は、やはり大幅に優れており、ベース レベルでは M1 より 70% 優れ、Pro では 84% 優れ、Max チップでは 111% 優れています。

繰り返しになりますが、M2 Ultra は M1 Ultra よりも 17% 優れています。

Apple SiliconのGPUの変更

グラフィック性能に関しては、GeekbenchのMetalテスト結果を参考にします。マルチコア性能がクロック速度とコア数に基づいているのと同様に、GPU性能も同じ要素に依存します。

ただし、GPU のコア数は、バージョンによっては大幅に増加する可能性があります。

たとえば、基本的な M1 には最大 8 コアの GPU が搭載されていますが、M1 Pro には 16 コアの GPU が搭載されており、Max には 32 コア バージョンがあり、Ultra には最大 64 コアが搭載されています。

同様に、M4 の GPU コア数は 10 個から始まり、Pro では最大 20 個、M4 Pro では最大 40 個まで増加します。

クロック速度やその他のグラフィックの改善も結果に影響を与える可能性があります。

M1 の同等製品と結果を比較すると、Geekbench の数値によれば、M2 は M1 よりも 41% 優れており、M3 は 45% 優れており、M4 はオリジナルよりも 75% 強力です。

Proモデルでは、M1からM2への性能向上は22%ですが、M3とM1では性能向上率が17%に低下しているようです。奇妙なことに、少なくとも結果から判断すると、M4 ProのGPUはM1よりわずか3%しか優れていません。

これはGeekbenchの結果リストにおける奇妙な点のようです。本来はもっと高い数値であるべきなのに。結果は定期的に更新されるため、数日以内にこれらの数値が修正される可能性があります。

Max側では、ほぼ正常に戻りました。M2 MaxのGPUはM1 Maxよりも26%向上し、M3 MaxはM1 Maxよりも35%高速化、M4 Maxは69%向上しました。

Ultra チップでは、M2 Ultra の GPU は M1 Ultra のバージョンよりも 38% 優れています。

一貫した改善

Appleが新世代のApple Siliconを発表するたびに、これまでで最高のバージョンだと宣伝されています。毎年、コアの高速化、コア数の増加、そしてグラフィックス性能の向上が続いています。

Geekbench のリストから、Apple が約束を守っていることは明らかです。

少なくとも、M3 ProのCPUコア分割とProモデルのGPU結果という奇妙な点を無視すれば、前者はAppleの決定として説明できますが、後者はAppleの問題というよりは結果の問題である可能性が高いでしょう。

確かに理解できることは、Apple が、そのチップの種類に関係なく、各世代でかなりの改善を行っているということだ。

M5が最終的に登場すれば、現在のM4チップよりも約20%優れた性能を発揮すると期待できます。つまり、これらの数値を、各チップ世代と前世代の性能を比較した場合の性能です。

Appleは次世代で大胆に、全く異なるものを提供する可能性があります。コア数の増加、パフォーマンス効率を考慮したコア分割の多様化、新しいGPUのコンセプトなど、すべてがパフォーマンスに大きな変化をもたらす可能性があります。

そうするかもしれないし、もっと段階的な改善を続けるかもしれない。いずれにせよ、次に来るものはAppleにとってこれまでで最高のものになるはずだ。いつも通りだ。