M2とその先：M2 Pro、M2 Max、M2 Ultraに期待すること

WWDCでM2が発表されたことで、次世代チップの残りの部分がどうなるのかという疑問が湧いてきました。M1ラインナップの進化を踏まえ、M2の今後のチップリリースがユーザーにどのようなメリットをもたらす可能性があるのか​​、以下に考察します。

AppleがアップデートしたMacBook Airと13インチMacBook Pro向けに発売したM2は、M1バージョンに比べて多くのメリットをユーザーに提供します。システムオンチップ（SoC）だけでも、より高いコンピューティング性能、より優れたグラフィック機能、より広いメモリ帯域幅、そして上位M1チップから受け継がれたメディアエンジンまで搭載されています。

新世代チップの登場に伴い、注目は自然と次世代へと移ります。M1では、M1 Pro、M1 Max、そして驚異的なM1 Ultraの登場により、さらなるパフォーマンス向上が見られました。

AppleはM2シリーズの一部となるチップを近々リリースする見込みです。Appleは具体的な計画を明らかにしていませんが、既に発表されているものを見れば、ある程度の推測は可能です。

過去が鍵

他の多くの企業や人々と同様に、Appleにも習慣があります。Appleは名前やコンセプトを再利用することを好みますが、それは顧客への製品マーケティングを容易にするためでもあります。

顧客は前世代のハードウェアの様々な種類を既に知っている可能性があるため、新世代でも基本的なコンセプトを同じに保つことは理にかなっています。特に、違いがそれほど大きくない場合はなおさらです。

これにより、Apple は過度の変更と見なされる可能性のある変更を行わずに、実績のあるアイデアに固執する優れた理由が得られます。

そこから、Appleが将来どのようなチップを発売するかという最初の問題に至ります。オッカムの剃刀の原理に従えば、次に登場するのはおそらくM2 Pro、M2 Max、そして最終的にはM2 Ultraになるでしょう。

各 M1 チップの仕様には明確な飛躍が見られ、M1 Ultra ではすべてが全体的に 2 倍になったため、このパターンが M2 シリーズでも続くと予想するのは妥当でしょう。

Pro、Max、Ultra チップが何を提供できるかについては、M1 に対する M2 の改良点を参考にして、合理的な範囲内で推測します。

M1からM2

表面的には、M1とM2はそれほど違いがありません。紙面上では、例えばM1からM1 Proへの移行で目にするほど大きな変化は見られませんが、それでも変化は確かに存在します。

M1とM2はどちらも、高性能コア4個と効率コア4個の合計8個のCPUコアを搭載しています。Appleによると、5ナノメートルプロセスで製造されたM2は、相対的な消費電力レベルにおいて18%高速化されたチップを搭載しているというメリットがあります。

そしてGPUですが、Appleによると35%も性能が向上しています。これはおそらく、AppleがM1に7コアと8コア、M2に8コアと10コアのGPUオプションを採用し、グラフィックスにその他の技術的な改良を加えたことによるものと思われます。

Neural Engine は、依然として 16 個のコアを使用している点を考慮すると大きな違いはありませんが、Apple によれば、M2 では M1 よりも 40% 高速化しており、1 秒あたり最大 15.8 兆回の演算を処理できるとのことです。

M1レンジ仕様

この時点で、M2には大きな変化が見られます。まず、M1の160億個から200億個のトランジスタが採用されています。これはM1 Proの337億個ほどではありませんが、それでもかなりの増加です。

統合メモリも強化され、どちらも8GBと16GBの容量を提供していますが、M2では24GBのオプションが用意されています。M1 Proの32GBには遠く及びませんが、それでも正しい方向への一歩と言えるでしょう。

メモリ帯域幅はM2が100GB/秒で、M1の68.25GB/秒よりも優れています。繰り返しますが、M1 Proの200GB/秒には及びませんが、速いほど良いと言えます。

次に、M2には搭載されているもののM1には搭載されていないメディアエンジンの追加について見ていきましょう。これはM1 Proに搭載されているものとほぼ同じシステムで、ビデオデコードエンジンとエンコードエンジン、そしてProResエンコードエンジンとデコードエンジンが搭載されています。

ここで混乱を招いているのは、M2 のビデオデコーダーはより高帯域幅で、8K H.264 および HEVC ビデオを処理できるという Apple の主張である。

最後に、Secure Enclave が強化され、ノイズ低減を向上させる新しい画像信号プロセッサが搭載されています。

M1とM2の差がどの程度か分かっているので、これらを他の数値の増加の目安として使うことができます。単純な数学的増加は基準として機能しますが、より丸みを帯びた、あるいは許容できる数値にするためには、いくつかの調整が必要になるでしょう。

いくつかの理由から、数字を調整する必要があります。まず、数学的に直接増加することは必ずしもきれいな数字ではないため、最も近いレベルに切り捨てたり切り上げたりしても問題ありません。

一方で、信じられないほど高すぎると思われる値上げもあります。もし結果的に実現不可能と思われる数字であれば、より予想通りで「正しい」と感じられる値に切り下げるべきであり、Appleはそれを採用するでしょう。

CPUコア

最初の推定はコア数です。AppleはM2でもM1と同じコア構成を維持しつつ、最適化やその他の変更を加えたため、M2 Pro、Max、Ultraでも同様のコア数を採用する可能性が高いと考えられます。

M2 ProはM1 Proと同じ8コアまたは10コアを搭載し、2つの効率コアと残りがパフォーマンスコアとなります。M2 Maxも10コアを搭載し、パフォーマンスと効率性を考慮して8対2のコアに分割される可能性があります。

M1 Ultra は 2 つの M1 Max チップが接続されたものなので、M2 Ultra でも同様のことが起こる可能性があると考えるのは妥当です。

Apple が望むなら、M2 Max、ひいては M2 Ultra のコア数を増やすことは確かに可能だが、それほど大きな増加にはならないだろう。

GPUコア

AppleはM1の7～8コアからM2の8～10コアへとコア数を増やしたため、将来のチップでも同様のアップグレードが行われる可能性は十分に考えられます。M1からM2へのコア数の増加は、より小幅なコア数の増加が中心となっているように見えるため、ここでも同じ論理を適用するのは不合理ではありません。

M1 Proの14コアまたは16コアに対し、M2では16コアまたは24コアのオプションが提供されるかもしれません。M2 Maxでは、24コアと32コアのイテレーションが、32コアと48コアのバージョンへと移行される可能性があります。

倍増チップである M2 Ultra には、64 または 96 のコアが搭載される可能性があります。

ニューラルエンジン

すべてのパーツの中で、Neural EngineはM2での処理方法のおかげで、おそらく最も理解しやすいでしょう。コア数はM1と同じですが、動作速度は40%高速化されています。

Appleは、M1チップの全シリーズにおいて、M1 Ultraの32コアを除き、Neural Engineコア数を変更していません。M2でもNeural Engineコア数の変更はおそらく行われないでしょう。M2のパフォーマンス向上は、Appleが機械学習に求めるものを十分に上回るものとなることは間違いないからです。

トランジスタ

チップの大きさを表すものとして、一般的な考え方としては、使用されるトランジスタの数が多いほど、チップが提供できる潜在的なパフォーマンスが高くなり、物理的なチップのサイズも大きくなります。

ここでは、M1 を超えるとトランジスタ数がまったく整っていないため、調整なしで数学的なルートを進むことができます。

M1は160億個のトランジスタを搭載しており、M2では200億個に増加しています。これは25%の増加に相当し、他のトランジスタ数にも直接適用できます。

M1 Proの337億個のトランジスタは、M2 Proでは421億個に増加する可能性があります。同様に、M1 Maxの570億個のトランジスタは、M2 Maxでは712.5億個に増加する可能性があります。最後に、M1 Ultraの1140億個のトランジスタは、M2 Ultraでは1425億個になる可能性があります。

必ずしも正確ではないかもしれませんが、M2 のラインナップが M1 に続く場合、少なくとも比例して同等のチップ サイズが見られることになります。

統合メモリ容量

M1では、Appleは8GBと16GBの統合メモリオプションを提供していました。M2では、Appleは3つ目のオプションを追加しましたが、32GBではなく24GBにしました。

24GB は 16GB と 32GB の中間であり、より一般的な 2 つのメモリ値である 8GB と 16GB で形成されます。

M2 を超えると、Apple は、追加の 3 番目の値を使用して、M1 対応製品と同じメモリ容量を簡単に維持できます。

M1 Proの16GBと32GBに加え、Appleは48GBのオプションを追加する可能性があります。同様に、M2 Maxは32GBと64GBのメモリを搭載しつつ、96GBのオプションを追加する可能性があります。M1 Ultraの64GBと128GBのメモリに加え、M2 Ultraでは192GBのメモリが追加される可能性があります。

Apple が各モデルの標準容量を倍増し、追加オプションをそれぞれ 64GB、128GB、256GB にすることは十分考えられますが、コストが問題になります。

Apple のハードウェアで大容量のメモリを搭載するにはコストがかかり、M2 Ultra の大容量メモリ オプションの潜在的なコストは高額になります。

そのようなレベルでは、そのような大量のメモリの使用を計画している人は、SoC としてまったく異なるものを搭載する可能性のある、Apple が次期 Mac Pro 向けに思いついたものに惹かれるかもしれません。

メモリ帯域幅

数学においてトランジスタに次いで扱いにくいカテゴリーはメモリ帯域幅です。これはMacのパフォーマンスを大きく左右する要素です。同時に、数値の計算をあまり必要としない、より論理的な要素の一つでもあります。

M2の100GB/秒は、M1の68.25GB/秒から46%の向上です。さらに46%の向上を考慮すると、M1 Proの200GB/秒はM2 Proでは292GB/秒となり、ほぼ300GB/秒に近づきます。

同様に、M1 Maxの400GB/秒はM2 Maxでは584GB/秒、つまり実質的に600GB/秒に相当します。M1 Ultraの800GB/秒はM2 Ultraでは1,168GB/秒に相当しますが、これは1,200GB/秒に近いと言えるでしょう。

メディアエンジン

AppleがM1 ProとM1 Maxでビデオエンコード用のメディアエンジンというアイデアを導入した際、M1には全く存在しなかった機能が実現しました。M2では、M1 Proと同等のメディアエンジンが既に搭載されていますが、パフォーマンスはより高くなっています。

Appleがこれ以上の進化を遂げる可能性があるのは、M1 Maxと同じように、さらなる機能追加によって可能になるだろう。M1 Maxには2つのビデオエンコードエンジンが搭載され、ProResエンコードとデコードエンジンはM1 Proの2倍の規模となっている。

M2は既にM1 Proのメディアエンジンを搭載しているため、M2 ProではProResエンコードエンジンとデコードエンジンをそれぞれ2基ずつに倍増させることが可能でしょう。M2 Maxでも同様に倍増させ、ビデオエンコードエンジンを4基、ProResエンコードエンジンとデコードエンジンをそれぞれ4基ずつにする可能性があります。

M2 Ultra でも同様の 2 倍の M2-Max ルールに従うと、ビデオ デコード エンジンが 2 つと、ビデオ エンコード エンジン、ProRes エンコード エンジン、ProRes デコード エンジンがそれぞれ 8 つになります。

これは少し極端かもしれませんが、Mac にこれほど多くのエンコード エンジンとデコード エンジンが搭載されていることを正当化する人が出てくる可能性は十分にあります。

パフォーマンス

チップのスペック以外にも、それぞれのチップがどれくらい高速になるかを試算してみましょう。繰り返しになりますが、M2についてはCPU-Monkeyが記録した初期のGeekbenchベンチマークが公開されており、M2はシングルコアテストで1,869、マルチコアテストで8,900を記録したとされています。

また、13インチMacBook ProのM1は、シングルコアで1,707、マルチコアで7,395の性能を発揮することが分かっています。これは、M2と比較して、それぞれ約10%と20%の向上率に相当します。

同じ論理に従えば、14インチMacBook Proの10コアM1 Proは、シングルコアおよびマルチコアテストでそれぞれ1,738と12,009から、約1,911と14,410まで上がる可能性があります。

同様に、10コアのM1 Maxのシングルコアスコア1,747とマルチコアスコア12,165は、それぞれ1,921と14,598に上昇する可能性があります。最後に、Mac StudioのM1 Ultraのシングルコアスコア1,754は1,929に、マルチコアスコア23,357は28,028に上昇する可能性があります。

CPUのベンチマークについては、コアの種類は同一で改良が加えられていると想定しているため、ある程度の推測は可能ですが、GPUのパフォーマンスについては同じことが言えません。コア数が多いと、より一般的なCPUバージョンよりもばらつきが大きくなる可能性があります。

とはいえ、Geekbenchは完璧なベンチマークではありません。計算ベンチマークは日常的な使用を想定した「バースト的」なもので、長時間にわたる負荷をモデル化していません。AppleのM1 MaxおよびM1 Ultraプロセッサは、消費電力が少なく発熱も少ないため、これらの用途で優れた性能を発揮します。

さらに、Mac Studio は MacBook Pro よりもさらに優れた熱交換を実現します。

すべてはナプキン計算

これらはすべて、私たちが手元に持っているデータに基づいた推測と控えめな推定であることをご承知おきください。Appleが何をリリースするかを完全に予測するものではなく、Appleがどのような製品を発表するかについての最良の推測です。

Appleは、チップの名称、チップ数、そしてターゲットユーザーを念頭に置いた仕様の大幅な変更など、チップラインナップに大幅な変更を加える可能性は十分にあります。これは私たち独自の推測ですが、1年半にわたるM1の進化を鑑みると、納得のいくものです。

M2の発売から今日までの実績は、AppleがApple Siliconの改良方法を迅速に習得し、既に優位な立場にあるAppleをさらに強化する行動をとったことを示しています。控えめな予測でも、Appleは残りのラインナップにさらに大きな改良を加えると見込まれます。

Appleが将来何を発売するにせよ、M2の仲間は潜在的なユーザーに圧倒的なパフォーマンスを提供するでしょう。たとえ私たちの推測が最終的な現実と異なっていたとしても、MacユーザーにとってM2への移行は大きなメリットとなるはずです。