Appleは毎年秋にiPhoneのアップグレードに合わせて新しいAシリーズプロセッサを発表しています。今年も例外ではないと予想しています。実際、TSMCの3nmプロセスという新しい製造プロセス技術への移行により、A17はここ数年で最も飛躍的なパフォーマンスと機能の向上を実現する可能性があります。
過去 10 年間の Apple 社内設計の A シリーズ チップを振り返り、利用可能な製造技術や同社の方向性と目標についてわかっていることと合わせると、A17 に何が期待できるかについて、かなり正確な推測を立てることができます。
iPhone 15 Pro（またはUltra）専用
昨年、A16はiPhone 14 Pro専用で、標準モデルのiPhone 14にはA15が搭載されていました。今年もこのパターンが繰り返され、新しいA17はiPhone 15 ProとiPhone 15 Pro Max（噂が本当ならiPhone 15 Ultraも）専用となり、標準モデルのiPhone 15にはiPhone 14 Proモデルで使用されているA16が搭載されると予想されます。
近い将来、これがAppleの進むべき道なのだろうか？スマートフォンの機能と品質がほぼ停滞し、AppleのチップセットはほとんどのAndroidスマートフォンをはるかに凌駕する性能を誇っている今、変更する理由はほとんどない。Appleにとってはコスト削減につながり、通常モデルとProモデルの差別化要因が明確になるため、顧客はより高価なiPhoneへと流れていくだろう。
Apple初の3nmチップ
A14、A15、A16はすべてTSMCの5nm製造プロセスを用いて製造されました。確かに、このプロセスは時間とともに進化し、より高密度で電力効率の高いチップを生み出してきましたが、次の主要プロセスノードへの飛躍に勝るものはありません。そして、TSMCの3nmプロセスで製造された初の大規模コンシューマー向けチップであるA17は、ほぼ間違いなくその飛躍を遂げるでしょう。
私は、Apple が 3nm プロセスで享受できる利点について長々と書きましたが、その大きな利点は密度の向上です。A16 のトランジスタ数は約 160 億個でしたが、A17 では 200 億個をはるかに超え、おそらく約 240 億個に達すると予想されます。
3nmプロセスは電力効率が高く、同等のチップを同等の速度で実現できますが、Appleは同等の速度で同等のチップを製造するつもりはありません。最大消費電力はバッテリーサイズ、放熱性、その他の要因によって制限されるため、3nmプロセスへの移行だけでバッテリー駆動時間が大幅に向上するとは考えられません。少なくとも、フルパワーでアクティブに使用する場合はそうはいきません。チップ自体の消費電力がほぼ同等になるだけでなく、ディスプレイや無線機能も消費電力に大きく影響するからです。
スタンバイ モードではいくらかの改善が見られる可能性があり、3nm プロセスへの移行により顕著に改善される可能性があります。
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CPUの性能と機能
ARMは2021年にv9アーキテクチャを発表しました。A16はAppleにとって新しいv9命令セットをサポートする最初のチップになるのではないかと予想されていました。しかし、実際にはApple独自の拡張機能を多数備えたARM v8.6をサポートしています。今年はトランジスタ予算が増加しているため、ARM v9のサポートが期待されます。
ARM v9命令セットとアーキテクチャにはどのような利点があるのでしょうか？Appleは独自のCPUコアを設計しており、v9アーキテクチャが約束するパフォーマンス上の利点の多くは、Appleの設計とARM拡張機能において既に実現されています。実際、Snapdragon 8 Gen 1は、ARM v9をサポートするARM Cortex-X2コアを搭載した最初のハイエンドスマートフォンCPUの1つであり、AppleのA15はSnapdragon 8を大幅に上回るパフォーマンスを発揮しました。
ARM v9はARM v8と比べて30%のパフォーマンス向上を実現するという主張をよく目にしますが、これはARM独自のコア設計に基づくもので、カスタム拡張機能の使用は考慮されていません。Appleは全く異なるレベルの技術を採用しており、A17でCPUパフォーマンスが30%向上することはおそらくないでしょう。
AppleのA17向け新CPUコアはほぼ確実に高速化しますが、必ずしもARM v9への移行によるものではありません。CPUコアのパフォーマンスは、命令セット、分岐予測、命令デコード、実行ユニット、キャッシュ構造とサイズ、クロック速度など、多くの要因によって左右されます。
コア数に関して言えば、AppleがA11 Bionic以来採用している4つの効率コアと2つのパフォーマンスコアを超えるコア数を採用する理由はさほどないように思われます。ただ、15%ほどのパフォーマンス向上が期待できる程度です。
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ここ数年のCPU性能向上を単純に予測すると、Geekbench 5のシングルコアスコアは2,100～2,200、マルチコアスコアは6,000強程度になると予想されます。Geekbench 6はリリースされたばかりで、正確な予測を立てるための長年のベンチマークデータはありませんが、シングルコアスコア2,800以上、マルチコアスコア7,300以上は妥当な数字と言えるでしょう。最近リークされた情報によると、シングルコアスコア3019、マルチコアスコア7,860という数字はあり得ないものではありません。特に、AppleがA14で7nmプロセスから5nmプロセスに移行した際に、予想以上の飛躍が見られたことを考えるとなおさらです。しかし、この初期の数字は完全に作り話である可能性が高いでしょう。
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他のプロセッサと比較すると、A17のシングルコアスコアは最新のRyzenハイエンドデスクトップCPUや第13世代Intel Core i7プロセッサと同等ですが、マルチコアスコアははるかに低くなります（デスクトッププロセッサは12個以上の高性能コアを搭載していますが、A17はわずか2個の高性能コアを搭載しているので、当然のことです）。A16は既に、最上位のSnapdragon 8 Gen 2を搭載したAndroidスマートフォンを圧倒的に上回っており、A17によってその差はさらに広がると予想されます。
長年の経験から学んだことがあるとすれば、AppleのCPUのパフォーマンス向上がいかに着実に進んでいるかということです。シングルコアとマルチコアのパフォーマンスは、アーキテクチャの大きな変更や製造プロセスの飛躍があった年であっても、ほぼ直線的に向上しています。今年も同様の向上が期待できるのは当然と言えるでしょう。
GPUのパフォーマンスと機能
GPUは、A17が非常に興味深い可能性を秘めている分野の一つです。AppleはAシリーズチップの新型ごとにGPU性能を平均約20%向上させてきましたが、15%から30%向上する場合もあります。GPUの機能セット全体は大きく変わっていません。GPUは高速化しており、可変ラスタライズレートやGPUコンピューティングのSIMD改善といった小さな新機能もいくつか追加されていますが、レイトレーシングアクセラレーションといった重要な機能に関しては、AppleはデスクトップGPUに何年も遅れをとっています。
A16は主要なGPUアーキテクチャを搭載する予定だったが、間に合わずA15と同じGPUを搭載した（ただしメモリ帯域幅の拡大によりパフォーマンスは向上する）という漠然とした噂がありました。これが本当かどうかは分かりませんが、Appleは開発者向けのMetal機能セット表をA16に更新していないことが、そのことを物語っています。
AppleはA17に向けてGPUアーキテクチャのアップデートを準備している可能性が高いと思います。レイトレーシングアクセラレーションのような機能はiPhoneにとってそれほど重要ではないかもしれませんが、このGPU設計は将来のMシリーズMacプロセッサに採用されるでしょう。レイトレーシングアクセラレーションのような高度なGPU機能が搭載されていないため、最先端技術から大きく遅れをとっているのです。
GPUを計算に使用している現在の3Dゲームやアプリケーションでも、パフォーマンスの向上が期待できます。アーキテクチャが変更されると、速度向上の度合いは変動しやすく、大幅に高速化する部分もあれば、それほど高速化しない部分もあります。
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約20%の高速化を維持することで、Geekbench 5のGPUコンピューティングスコアは18,000を超えました。このベンチマークはGPUの計算性能を測定するものであり、3Dグラフィックスのレンダリング能力を測定するものではないことに注意してください。
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3Dグラフィックスに関しては、20%の高速化により、最新の3DMark Wild Life Unlimitedテストでは、A16チップ搭載時の74fpsに対して約88fpsで動作します。現在、このテスト（およびその他の3Dグラフィックステスト）ではSnapdragon 8 Gen 2がA16チップよりも高速ですが、この結果、Appleがわずかにリードすることになります。
CPUの改良に比べ、GPUの性能は年によって大きく異なります。A15からA16への性能向上は、主にクロック速度のわずかな向上とメモリ帯域幅の向上によるもので、目立ったものではありませんでした。今年、新しいGPUアーキテクチャと製造プロセスの大幅な改善が実現すれば、飛躍的な向上が期待できます。
メディアエンジンはGPUとあまり関連付けられていないことが多いため、今こそハードウェアによるAV1形式のエンコードとデコードの高速化に再び期待を寄せるべき時と言えるでしょう。AV1は、新世代のPC GPUのほとんどに搭載されています。Appleは、H.264、HEVC、ProRes形式のエンコーダのパフォーマンスと電力効率の向上に引き続き投資していくと予想されます。
MLとAIへの継続的な注力
Appleは機械学習とAIに力を入れています。ChatGPT、Midjourney、Stable Diffusionといったプロジェクトが主導する生成AIの競争において、競合他社ほど積極的に取り組んでいるようには見えませんが、Appleは長年にわたり、OSやアプリ全体にAIと機械学習を活用してきました。写真内のテキスト選択機能といった新機能が常に実装されており、AppleはNeural Engine（機械学習タスクのアクセラレーター）に多くのリソースを割いています。
A16では、AppleはNeural Engineに大きな変更を加えていないようです。コア数は依然として16で、17兆回/秒の演算速度はA15のNeural Engineと比べてわずか8%しか高速化していません。これはクロック速度が上がっただけと考えて差し支えないほどのわずかな差です。正直なところ、私たちはもっと大きな変化を期待していました。
3nmプロセスによってトランジスタの予算が大幅に増えたことで、Neural Engineはおそらく飛躍的な進化を遂げるでしょう。コア数の増加、コアの動作方法の大幅な設計変更、あるいはその両方が実現されるかもしれません。「1秒あたり数兆回の演算」がパフォーマンスを測る最良の方法かどうかについては議論の余地がありますが、20兆回/秒以上の演算処理能力を実現しないという選択肢はまずないでしょう。
より高速なLPDDR5x RAM
AppleはA16でRAMをLPDDR5に強化しました（A15ではLPDDR4x）。Snapdragon 8 Gen 2などの競合する上位チップはLPDDR5xを採用しており、同じ消費電力で約33%の帯域幅増加とメモリレイテンシの低減を実現しています。
メモリ帯域幅の拡大はあらゆる面でメリットをもたらしますが、特に消費電力が増大しない場合はなおさらです。最も恩恵を受けるのは、CPUとGPUの両方に負荷をかけ、メモリ帯域幅の限界にまで達するハイエンド3Dゲームでしょう。
Appleは必ずしも新しいメモリ規格への対応が最も早いわけではありませんが、メモリ帯域幅と大容量キャッシュを優先しており、処理速度の向上だけでなく、データの移動速度の向上にもメリットがあることを認識しているようです。A17にLPDDR5x RAMが搭載される可能性は50/50と見ています。
今のところはまだSnapdragonモデム
Appleは来年から自社製の5Gモデムを使い始めると予想されており、おそらく春のiPhone SEで、そして順調に進めば秋のiPhone 16シリーズでも使われるだろう。
Snapdragon X70は、AppleがiPhone 15シリーズ（少なくともProモデル）に採用するモデムになる可能性が高いでしょう。X70の主な機能の多くは、iPhone 14 Proに搭載されているX65と基本的に同じですが、接続状態を常に監視・最適化する小型AIプロセッサを搭載しており、より安定した最適な接続を実現できるとされています。実使用時の速度向上とバッテリー駆動時間の向上も期待されています。
