AppleのMacがIntel x86を捨ててARMに移行できる理由

2005年、スティーブ・ジョブズはAppleがMacをPC標準のIntel x86プロセッサに移行すると発表しました。それから15年後、Appleはテクノロジーの未来においてはるかに大きな意味を持つ可能性のある、新たなCPU移行の準備を整えているようです。その理由を説明します。

過去5年間のチップ業界の急速な変化

5年前、私は「AppleがIntel MacをカスタムARMチップに移行できない理由の一つとなる5つの障壁」という記事を書きました。これらの要因はMacがまだARMプロセッサに移行していない理由を確かに説明していましたが、ここ5年間で状況は大きく変化しました。

AppleがMacをIntelに移行した当初は、十分な理由がありました。2006年当時、Appleには社内に有力なチップ設計チームがなく、独自のチップ技術を開発するための莫大な資金もありませんでした。Intelが既に開発し、販売可能な技術を活用することは、理にかなっているだけでなく、当時Appleが利用できる数少ない選択肢の中で、はるかに優れた選択肢でした。

しかし、2007年にiPhoneを発売し、カスタムARMアプリケーションプロセッサ設計への投資を開始して、Intelプロセッサではなく独自のカスタムA4チップを使用して2010年のiPadを提供できるようになると、Appleはゲームのルールを徐々に変え始めました。

2015年までに、Appleは世界有数のモバイルチップ設計企業となり、収益性の高いモバイルデバイスの販売台数の増加により、野心的な新プロジェクトに着手するための1500億ドルの資金を保有していました。そして現在、AppleはAシリーズチップの新世代を5つもリリースし、現在ではIntelのモバイルノートPC向けプロセッサに容易に匹敵する性能となっています。

Apple が、Mac の将来を Intel チップに全面的に依存する状態から、10 年にわたる高度な A シリーズ モバイル アプリケーション プロセッサの構築で Intel を上回る現在の地位へと移行したことは、Microsoft が 80 年代半ばに Macintosh に依存する Office アプリ ベンダーから、わずか 10 年後に PC 業界の大手 OS ベンダーへと移行した以前の歴史と似ています。

インテルはプロセッサ技術において十分なリードを維持できていない

一方、Intelは、iPhoneからiPad Proに至るまでのデバイスに搭載されているAppleのAシリーズアプリケーションプロセッサをはるかに上回る競争力を維持できるほどの、x86プロセッサの効率や演算能力において、それに相当する大幅な飛躍的な向上を実現できていない。MacもApple製カスタムチップに移行するべきだという主張はますます強まっている。

さらに、1990年代からIntelのx86チップ開発を牽引してきたWinTel PCの売上は、ここ数年停滞しています。AppleのMacの売上成長率は、長年にわたりほぼすべての四半期でPC業界全体の成長率を上回っています。PCの販売台数の新たな伸びがほとんど見られないため、ノートPCの価格下落は研究開発の飛躍的な進歩を促していません。Intelは、より魅力的な市場で収益を上げられる他の種類のプロセッサの開発に注力しています。

インテルは、GoogleおよびAndroidとのAtom x86提携を通じてモバイルアプリケーションプロセッサ市場への参入を試み、PCサーバー向けプレミアムチップの売上強化にも取り組んできました。従来のx86 CPUに加え、インテルはInfineonを買収し、ベースバンドプロセッサ市場にも参入しました。これらのモデムチップは、専用のARM CPUと、モバイルデバイスの無線機能を管理する無線回路を組み合わせたものです。

モバイルブロードバンドチップにおける存在感を高めるためのインテルの最近の取り組みは、AppleがiPhoneに同社のモデムを採用したことで一時的な成功を収めた。しかし、将来のiPhoneはクアルコム製モデム、そして最終的にはApple製モデムを採用することになり、インテルはモバイル事業全体を失うことになり、5G競争から完全に撤退することになる。

PCチップメーカーとしてのIntelの全体的なパフォーマンスが衰えるにつれ、Appleがx86から​​離れたくない理由として以前挙げられていたもう一つの要因も、重要性が低下しつつある。x86 Macを標準化することで、AppleはIntelとAMDの両方からチップをデュアルソースで調達できる可能性があった。しかし、Appleはこれを一度も行わず、同時に、複数のソースを維持せずに独自のAシリーズチップを提供することに実質的な問題を抱えたことは一度もなかった。

モデムをめぐる争いの後、アップルは自社供給を準備している

Apple がなぜ Intel に頼らずに Mac 用プロセッサを自社で確保したいのかを理解するには、Qualcomm と Intel からのモバイル モデム ベースバンド プロセッサの供給を管理するために同社が争ってきた最近の経緯を考えてみるとよいだろう。

アップル幹部はクアルコム裁判の法廷証言で、2013年のiPad mini 2にインテルのモデムを採用しようとしたが、クアルコムはアップルがクアルコムのチップにのみ依存し続けるよう「頭に銃を突きつけた」かのように権力を誇示したと説明した。

契約上の争いが激化するにつれ、AppleはQualcommの代替品への関心を強め、Intelが実現可能なロードマップを提示してくれることを期待するようになりました。2016年と2017年には、AppleはiPhone向けにQualcommとIntelのベースバンドプロセッサを搭載したデュアルソースモデムの採用を開始しました。しかし、2018年にQualcommはAppleへのチップ販売を全面的に拒否し、iPhoneはIntelのモデムを採用せざるを得なくなりました。

しかし、インテルの既存のモデムはクアルコムのモデムにわずかに遅れをとっているだけだったが、クアルコムは今後の5Gモデムへの移行でより大きなリードを獲得する可能性があり、5Gへの移行においてアップルの将来のiPhoneがクアルコムベースのAndroidに遅れをとる恐れがあるようだ。

インテルが競争力のある時間枠内で独自の5Gモデムを提供できないことが明らかになったため、AppleはQualcommと和解し、インテルに対するあらゆる希望を断ち切り、代わりにQualcommモデムへの短期的な依存に対処することを選択、同時にiPhoneモデムの将来的な道筋を独自に構築する社内計画を立てた。

Apple が、これまで手がけたことのない非常に特殊な事業であるインテルから独立した独自のベースバンド モデム開発に自信を持って投資できるのであれば、10 年以上前にカスタム CPU 設計事業に参入し、カスタム モバイル CPU でモバイル業界をリードしてきたことを考えると、Mac 用の独自のアプリケーション プロセッサを構築することにもはるかに自信を持てるはずです。

AppleのAシリーズモバイルチップは、Texas Instruments、Nvidia、Qualcomm、Samsungなどの競合アプリケーションプロセッサを圧倒し、HuaweiのKirinを含む並行カスタムARM開発を大きくリードしています。スマートフォンやタブレット向けのモバイル市場は、世界のPC市場よりも多くの資金を投じていることを考えると、Appleはモバイル市場における巨大で非常に収益性の高い、そして非常にユニークな地位を活かし、既存のCPUとGPU技術をMacノートブック向けプロセッサに応用できるのは明らかです。唯一の疑問は、「Appleが本当にそうしたいのか？」ということです。

AppleがMacの非インテル化に向けて準備を進めている証拠

ハードウェア面では、AppleはモバイルAシリーズチップ向けに独自のカスタムCPUを開発するだけにとどまらず、その先を行く進化を遂げています。Aシリーズチップパッケージには、Apple独自のGPUに加え、カスタムメモリコントローラ、ストレージコントローラ、Touch IDおよびFace ID関連の認証を管理するセキュアエンクレーブ、高度なカメラ機能をサポートするカスタム画像信号処理（IMP）、ブートセキュリティのためのカスタム暗号化シリコン、フルディスク暗号化、そしてオーディオとビデオの復号化のための高度なコーデックも搭載されています。

これらの機能の多くは、Intelのx86チップにも組み込まれています。しかし、AppleはIntelのカスタムチップへの依存度を高めるのではなく、最新のMacに独自のカスタムTシリーズチップを搭載しています。最新のT2チップは、Touch ID、Touch Bar、FaceTimeカメラ機能、セキュアブート、ディスク暗号化、高度なメディア復号化と圧縮など、iOSのような機能をサポートしています。

Macは引き続きIntelの統合型GPU、またはAMDの専用GPUハードウェアを使用しています。しかし、Appleはこの点でもMetalによる独立レイヤーを導入しました。iOSとMacの両方の開発者は、利用可能なGPUを活用するAppleのMetal APIを利用できます。これにより、Appleが将来のMacに独自のGPUを搭載し、既存のソフトウェアのサポートを継続することが可能になります。

特定のCPUアーキテクチャに対するソフトウェアのサポートは、長年にわたり、Intelのx86やARMアーキテクチャといった特定のアーキテクチャの現状維持を後押しする要因となってきました。技術的に優れた設計を持つ新しいCPUアーキテクチャを開発することはそれほど難しくありませんが、既存のソフトウェアを新しいシリコンのサポートに移行させることは、歴史的に非常に困難でした。

Intel自身も、x86をi960やi860の強化されたRISC設計、あるいは同様に全く新しいアーキテクチャであるItanium IA64に置き換えようとした際に、この問題に直面しました。AppleがMotorolaやIBMと協力してPowerPCを導入しようとした際にも同様に、新しいチップアーキテクチャを導入する上で最大の問題の一つは、それらの上で許容できる速度で動作できるネイティブソフトウェアを十分に提供・配布できるかどうかであることが判明しました。

iPhone、そしてiPadの導入により、AppleはARMアーキテクチャチップ向けの新しいソフトウェア開発への大きな関心を呼び起こしました。Appleは、プログラマーがAppleのAPIを使ってソフトウェアを開発できるよう、必要なコンパイルインフラをすべて提供することで、この取り組みを容易にしました。これにより、2013年にAppleが新しい64ビットA7を発表した際など、将来のプロセッサ移行への対応が簡素化されました。

GoogleのAndroidとMicrosoftのWindows Mobileは、複数のプロセッサアーキテクチャのサポートにおいてさらに意欲的でした。しかし、Microsoftが行っていたように、特定のチップ向けに特別にコンパイルされたソフトウェアが別のスマートフォンでは動作しない、あるいはGoogleのAndroid向け汎用ビットコードに含まれるソフトウェアが特定のプロセッサ上で高速に動作するように最適化されていないという問題が残っていました。

MicrosoftがARMプロセッサ搭載のWindows RTをリリースしようとした際、新しいマシンでは既存のWindowsソフトウェアすら動作しませんでした。一方、Androidスマートフォンの大多数はARMプロセッサを搭載していましたが、「どこでも実行できる」というAndroidの特性上、特定の環境で動作するように最適化されたものはありませんでした。同等のプロセッサ性能を持ち、RAMが少ないiPhoneでも、同等のスペックのAndroidスマートフォンよりも同等のソフトウェアをよりスムーズに動作させることができます。

Appleのアプローチは、iOSアプリを特定のチップアーキテクチャ上で実行できるようにコンパイラを最適化し、必要に応じてソフトウェアを新しい最適化されたアーキテクチャに移行できるようにするというものでした。これにより、Appleは初の64ビットモバイルARMチップを導入し、そのチップを最大限に活用できるようにソフトウェアを迅速にコンパイルすることができました。

さらに、Appleはユーザーのハードウェアに合わせて最適化されたコードを提供する能力を継続的に強化してきました。ユーザーにどのバージョンのソフトウェアを購入すべきか判断させるのではなく、App Store自体が特定のデバイスで動作するために必要なコードを判断して提供できるようになりました。ユーザーは1つのアプリを購入するだけで、そのアプリのハードウェアについて何も知らなくても、複数の異なるデバイスに最適化されたバージョンを自動的に配信できます。

iOSでのこれらの作業はすべてMacに移植可能です。App Storeは、新しいハードウェアに適切なバージョンのソフトウェアを配信する上で重要な役割を果たします。つまり、AppleはARMとx86のモデルを混在させ、最適化されたソフトウェアをApp Storeを通じて配信することで、長年にわたりx86から​​の移行を阻んできた問題を解決できるのです。これは、何らかのエミュレーションや変換なしには実現不可能だった問題を解決できることを意味します。

同時に、Appleは開発者が既存のiOSアプリを新しいCatalyst経由でmacOS Catalinaで動作するように適応させることも可能にしました。これにより、プロセッサ依存の問題に左右されることなく、利用可能なタイトルの幅が広がります。また、過去2年間でAppleはiOSとMacの両方でApp Storeを大幅に強化し、新しいタイトルを簡単に見つけられる、厳選されたエクスペリエンスを提供してきました。

Apple Arcadeのような新たな取り組みと相まって、アーキテクチャ固有のコードを提供するツールが完成しつつある中で、Macで利用できるソフトウェアがまさにパーフェクトストームを生み出しています。さらに、Appleはエンタープライズ向け販売でも進歩を遂げており、Windowsやx86チップの重要性が薄れつつある中でも、Macにとってこれまでで最も強力な市場を形成しています。

つまり、Appleがx86チップを搭載しない新型Macを発売するのに理想的な状況に近づいていると言えるでしょう。Appleは、将来のiPad Proに搭載されるA14Xチップの高性能版を搭載したエントリーレベルのノートパソコンをリリースする計画かもしれません。おそらく、Apple GPUも同様にスケールアップされているでしょう。

Appleが、処理能力を大幅に向上させることができる新しいCPUチップアーキテクチャへと、さらに大胆な移行を行う可能性もある。Appleは既に、独自のカスタムGPU（実質的には、グラフィックスレンダリングでよく見られる反復タスクを処理できるように調整された超並列プロセッサ）の開発に取り組んでいるほか、A12 Bionicで初めて導入され、AI処理向けに特別に調整された新しいNeural Engineも提供している。

Appleはまた、特定のタスクに最適化できるカスタムチップである新しいフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）を発表しました。このチップは新型Mac ProのAfterburnerカードに搭載され、強力なGPUを搭載した超高速Intelハードウェアで、さらに別の種類のカスタム処理ハードウェア上で専用ソフトウェアを実行できるようになります。

これらの展開は、AppleがIntel CPUをARM CPUに置き換えるだけでなく、特定のタスクに特化したカスタムシリコンエンジンの集合体へと、現代のMacを徐々に移行させていく可能性を示唆している。そして、Appleは最新のT2 Mac、特にAfterburnerを搭載したMac Proにおいて、既にある程度このアプローチを採用している。

将来のIntel Macには、Apple GPU、Neural Engine、そしてAfterburnerのようなFPGAプロセッサを搭載したカスタムサイドカーチップが搭載される可能性があります。Appleは、最適化されたソフトウェアサポートを気にすることなく、ARM CPUを搭載した非Intel Macを出荷できるようになります。さらに、Appleは当初モバイルデバイス向けに設計されたARMアーキテクチャを超える、新しいカスタムCPUアーキテクチャを開発する可能性もあります。

Appleが独自に大きく異なるCPUアーキテクチャを開発した場合、その動きはiOSデバイスにも拡大され、Appleの全デバイスで動作する独自のプロセッサフ​​ァミリーが誕生する可能性があります。これは大きな競争優位性となる可能性があり、AppleのGPUやその他のカスタムシリコン開発において既に見られる動きです。