AppleがiPhone 16 Proに搭載するA18チップの発売まで、あと数ヶ月です。AppleのM4チップは、このチップ、そしてもしかしたらM3 Ultraに何が期待できるかについて多くのことを教えてくれるでしょう。
Appleが自社製チップへの移行を進めたことは、同社にとって大きな成果となった。iPhoneは長年Aシリーズで動作してきたが、その処理能力で業界をリードしている。
Mac側では、Apple Siliconは現在第4世代となり、PC業界に独自の衝撃を与えています。実際、M3 Ultraチップがサプライチェーンから出荷される前にM4が発表されたこともあり、Apple Silicon自身も大きな衝撃を受けました。
Appleのモバイルチップシリーズは毎年改良を重ねており、Macチップもそれに追随しています。Appleが次期Apple Siliconとモバイルチップにどのような計画を持っているのか、注目が集まっています。
これまでのチップリリースと iPad Pro の新しい M4 を注意深く調べると、クパチーノから何が出てくるのか、いくつかのヒントが得られるはずです。
MシリーズApple Silicon - わかっていること
ここで取り上げる2つのチップシリーズのうち、Mシリーズの方が理解しにくいです。これは、AppleがAシリーズよりもMシリーズで世代ごとにリリースするチップの数が多いためです。
各チップのコア数の細かい違いを除けば、Apple は 4 世代にわたって合計 12 個の M シリーズ チップをリリースしています。
状況を少し複雑にしているのは、Apple の Mac アップデートスケジュールで、これが M チップの導入に影響を及ぼしている。
つまり、M1とM2世代は、スタンダード、Pro、Max、Ultraの4つのバージョンが発売されています。M3はスタンダード、Pro、Maxの3バージョンがあり、Ultraは近日発売予定です。一方、M4はスタンダードバージョンのみ発売されています。
Appleは長年にわたり、チップの各層において、1世代以内でかなりの進歩を示す改良を重ねてきました。これはほぼ予想通りのことです。
チップ世代間の改良が通常レベルであるため、新しいチップに関する推測は比較的容易です。これには、まだリリースされていないM3 Ultraや、新しいM4チップも含まれます。
まず、Mシリーズ世代のベースチップは8コアチップになる傾向があります。これは4つのパフォーマンスコアと4つの効率コアに分割されています。
この傾向はM4では変わり、Appleは9コアまたは10コアのチップを採用しています。どちらの場合も、効率コアは6つですが、パフォーマンスコアは3つまたは4つです。
iPad Pro は M4 を最初に搭載しますが、Mac でもまもなく搭載される予定です。
ProとMaxチップはコア数がやや多く、M3は最大16コアを搭載しています。このチップでは、12個のパフォーマンスコアと4個の効率コアに分割されています。
Ultraチップは、実質的に2つのMaxチップを繋ぎ合わせたようなチップです。ある世代のMaxチップのデータポイントは、そのチップ内で2倍になります。
GPU コア数も、M1 の 7 個または 8 個から M4 の 10 個へと徐々に増加しています。
Neural Engineは、Apple Siliconの発売以来16コアを維持してきましたが、Ultraチップでは32コアになりました。しかし、トランジスタ数の増加により各コアの性能が向上したことで、世代間で徐々に性能が向上しています。
M1 では、ニューラル エンジンの演算処理は 1 秒あたり 11 兆回ですが、M2 世代では 15.8 兆回、M3 では 18 兆回に増加します。
M4では状況が劇的に変わりました。AppleはM4が毎秒38兆回の演算処理能力を持つと主張しています。これはM3のニューラルエンジンの能力の2倍以上です。
パフォーマンスを向上させるもう1つの要素はメモリ帯域幅です。M1のメモリ帯域幅はわずか68.25GB/秒でしたが、M1 Proでは200GB/秒、M1 Maxでは400GB/秒、M1 Ultraでは800GB/秒に向上しました。
メモリ帯域幅は、M3 Pro の 150GB/秒の帯域幅など、時間の経過とともにかなり上昇しましたが、コア チップは M4 で徐々に 120GB/秒まで向上しました。
MシリーズApple Silicon - パフォーマンスの向上
AppleのMシリーズのラインナップには変更点が非常に多いため、物事を単純化する必要があります。最良の方法の一つは、実際のパフォーマンス数値を見て、そこから推測することです。
以下は、リリース済みのすべてのMシリーズチップのGeekbenchシングルコアおよびマルチコアテストの結果です。これらの数値は、Geekbenchリストに掲載されている最高のチップバージョンと結果に基づいています。
ベンチマークは当然ながら完璧ではありません。例えば、ProチップとMaxチップのベンチマーク結果に大きな差はありません。現実世界では、一部のワークフローでは大きな差がありますが、それは普遍的なものではありません。
MシリーズチップのGeekbenchスコア
このグループの中ではM4が唯一iPad Proのベンチマークに基づいているため、大きな例外となっています。そのパフォーマンスレベルを考えると、これはそれほど問題にはならないはずですが、Macのような優れた熱管理システムの恩恵を受けていません。
当然のことながら、世代が新しく、チップの性能が高いほど、全体的なパフォーマンスは向上します。これは驚くべきことではありませんが、必ずしも役立つとは限りません。
代わりに、各世代のベース チップ (M1、M2、M3、M4) に注目する必要があります。
これら4つに絞り込むと、世代間の進歩がはっきりと見て取れます。そして、それは時間とともに成長し続けています。
各Mシリーズ世代のベースチップのGeekbenchスコア
世代間の性能向上は、M1からM2ではシングルコアで12%、マルチコアで16%から始まります。M3からM4では、それぞれ22%と27%にまで向上しています。
GeekbenchのコアMシリーズチップの世代別改良
Pro、Max、Ultraチップでは、大きなばらつきがあるため、この手法は使用できません。例えば、M3 ProのマルチコアスコアはM2 Proよりわずか7%しか優れていません。これは、Appleが同リリースでパフォーマンスコアと効率コアの配分を変更したことが一因です。
M3ウルトラ？
完璧ではありませんが、これらの数値と他のリリース済みの Apple チップの仕様を使用して、Apple の未リリースのハードウェアについて推測することができます。
最も簡単なのはM3 Ultraで、WWDCで発表される可能性が高い。ただし、AppleがM3 UltraをCore M4チップと同時にリリースすることに合意すればの話だが。
Apple が従来通りの姿勢を維持するなら、M3 Ultra はあらゆる点で M3 Max の 2 倍の仕様になるだろう。しかし、これは単なる推測に過ぎない。M3 には、M1 や M2 にあったような従来の相互接続が目に見える形では存在しないからだ。
理論上は、20または24個のパフォーマンスコアと8個の効率コアを搭載した28コアまたは32コアのCPUを選択できることになります。また、毎秒36兆回の演算処理能力と800GB/秒のメモリ帯域幅を備えた32コアのニューラルエンジンも搭載されます。
M4 Pro、Max、Ultra に関しては、M3 の派生モデルを参考にして、多くの仕様を少し増やして概算値を求めることができます。
例えば、M4 ProはM3 Proと同様にCPUコアを11個または12個搭載できます。しかし、AppleがM4のコア数を増やしたため、Proは13個、あるいは14個までコア数を増やすことができます。
M4 Maxは、M3 Maxの14コアまたは16コアに問題なく匹敵します。繰り返しますが、M4 UltraはM4 Maxの2倍のコア数を搭載できます。
GPU コア数は、Pro では 16 ～ 20 個、Max では 40 ～ 50 個など、さらに若干増加する可能性があります。
Appleは世代を超えてニューラルエンジンを同じに保つことを好んでいるため、M4の16コア38TOPSはProとMaxにも引き継がれます。つまり、Ultraは76TOPSに達することになります。
M4 Pro と Max が M4 と同様に M3 と比べてパフォーマンスが向上しているとすれば、その数値は驚くべきものになるかもしれません。
M3 Maxの場合、Geekbenchでのシングルコアパフォーマンスは、22%の向上に基づき、3,800程度になる可能性があります。マルチコアでは、27%の向上が維持されれば、26,000を超える可能性があります。
どれも確かなことは言えません。噂によると、M3 Mac StudioやMac Proは発売されないかもしれないとのことです。いずれ時が経てば分かるでしょう。
Mシリーズと同様に、Aシリーズも長年にわたって着実に成長を遂げてきました。両方のチップラインに取り組んでいるのはAppleの設計チームであるため、両者の間には相当な類似点があることも容易に予想できます。
実際、Apple の M シリーズはもともと A シリーズ チップの開発経験に基づいて構築されました。
多くの類似点がある一方で、違いもかなりあります。これは主に、AシリーズがMacではなくiPhoneとiPad向けに作られていることに起因しています。
Appleのモバイルデバイスにはアクティブ冷却機能がないため、Aシリーズはより低温で動作するように設計せざるを得ませんでした。iPhoneでは高度な処理をあまり行わないため、この点も考慮されています。
A17 Proを搭載したiPhone 15 Pro
A13 Bionic以降のAシリーズでは、Appleは2つのパフォーマンスコアと4つの効率化コアからなる6コアレイアウトを採用しています。これは、Mシリーズのコア搭載モデルの大部分よりもパフォーマンスコアが2つ少ない数です。
GPUも同様の理由で負荷がかかるため、使用コア数が少なくなっています。A13とA14は4コア、A15とA16は5コア、A17 Proは6コアです。
これは、M1からA14まで順に並べると、Mシリーズチップのコア数の半分に相当します。ただし、A17とM4はそれぞれ6コアと10コアです。
しかし、Appleは通常GPUコア数のオプションを2種類提供しており、M4では今のところ1種類しか提供されていないため、このチップを搭載した最初のMacアップデートで2種類目が追加される可能性があります。この傾向に従えば、12コアバージョンになるはずです。
AシリーズのNeural Engineは、Mシリーズと同様に16コアを搭載しています。しかし、このパーツのパフォーマンスはMチップとほぼ同等のようです。
A14のニューラルエンジンは、M1と同様に毎秒11兆回の演算処理が可能で、A15はM2と同様に毎秒15.8兆回の演算処理が可能です。A16は若干異なり、M3の18兆回に対して毎秒17兆回です。
M4 と同様に、A17 Pro でもパフォーマンスが 1 秒あたり 38 兆回の演算まで大幅に向上しました。
次にファウンドリプロセスですが、A14とA15では5nmから始まり、A16では4nm、A17 Proでは3nmに達します。これもMシリーズと似ていますが、M3は4nmのステップを経ずに3nmまで一気に進みました。
Aシリーズ - パフォーマンスの向上
パフォーマンスの面では、A シリーズではコンピューティングが徐々に向上しています。
AシリーズチップのGeekbenchスコア
各チップを搭載したiPhone Pro MaxモデルのGeekbenchでは、A13 Bionicのシングルコアスコアが1,722、マルチコアスコアが3,848と、その範囲は広範です。A14はシングルコアで2,000を突破し、マルチコアでは5,000に迫りました。
これにより、時間の経過とともに定期的な改善が見られ、A17 Proのシングルコアスコアは2,899、マルチコアスコアは7,202となりました。シングルコアのパフォーマンスは4年間で68%向上しましたが、マルチコアは同時期にほぼ倍増の87%に達しました。
世代別に見ると、A14 Bionic は A13 と比べてシングルコアで 22% の向上が見られ、マルチコアバージョンでは 26% の向上が見られました。
AシリーズチップのGeekbenchスコアの変化率
その後数年間、増加率はより抑制され、毎年10%から16%の範囲に収まりました。A17 Proの場合、シングルコアテストとマルチコアテストのアップグレード率はそれぞれ13%と10%でした。
iPhone 16 A18の性能予測
仕様と数値だけを見ると、A18 がどのようなものになるか大体予想できます。
まず、Apple は長期的に 6 コア構成を維持することを好んでいるようなので、パフォーマンス 2 個、効率 4 個の分割は引き続き維持される可能性があります。
熱制限により、Apple が GPU コア数のトレンドに逆らう可能性は低いため、A17 Pro と同様に 6 個に抑えるのが妥当な見積もりになるかもしれません。
Geekbenchのようなベンチマークテストでは、パフォーマンスが少なくとも10%向上するだろうとほぼ確信できます。つまり、シングルコアテストでは3,200、マルチコアテストでは7,900程度のスコアが期待できるということです。
外挿において真の問題となるのは、同社がAIを採用するという方向性を大きく転換したことです。AIをエンドユーザーにとってより便利なものにし、Appleが自社製品にAIを組み込むよう、より強い推進力があります。
Appleはこれに備えてチップのAI機能を強化すると噂されています。しかし、AppleはすでにA17にいくつかの変更を加えており、1秒あたりの演算処理能力はA16の2倍の38兆回に達しています。
AppleがAI関連の変更を行うとすれば、焦点はニューラルエンジンに置かれるでしょう。つまり、より効率的なコアの採用、標準の16コアからのコア数の増加、あるいはその両方が検討されるはずです。
Appleがどんな製品を発表するかは、Macユーザーにとって注目の的となるでしょう。AppleがA18チップをどのように製造するかはさておき、M5チップも間違いなく同じ方向を行くでしょう。
