本日、Hot Chips 2020にて、MicrosoftはXbox Series Xのシステムアーキテクチャの内部構造についてより詳細な情報を発表します。公開済みのプレゼンテーションで公開された情報の多くは既に明らかになっている内容ですが、今回公開されたスライドには、プロセッサダイの図など、さらに興味深い情報が含まれています。この記事の最後にはスライド資料全体を掲載していますが、ここではハイライトとなる部分をいくつか簡単にご紹介します。
華々しい幕開けとなりました。Xbox Series Xが8コア/16スレッドのZen 2 CPUと52CU GPUを搭載することは既に分かっていましたが、ダイ全体の画像が公開されたのは今回が初めてです。GPUセクションは、予想通り巨大です。チップ全体は360.4mm四方に、153億個のトランジスタを搭載しています。画像を簡単に分析すると、GPUはダイの約半分（より正確な推定値が必要な場合は47.5%）を占めていることがわかります。
シリコンに詰め込まれたすべてのものを考慮すると、ダイサイズは実際にはかなり扱いやすいサイズです。Zen 2 CPUチップレットは74mm四方（Xbox Series X APUの4倍のL3キャッシュを搭載）で、さらに251mm四方のNavi 10（RX 5700 XT）よりも多くの機能とシェーダーコアを搭載したGPUを搭載しています。これは、強化されたNavi 2xコアと12個の追加CUを除けば325mm四方です。あるいは、156mm四方のAMD Renoir APUの2倍以上の大きさです。
ダイショットをよく見ると、チップ全体に最大56個のCUが搭載されているように見えます。（CUの数え方は少々難しいので、ご指摘いただければ幸いです。）これは、比較的大きなダイの場合、冗長性を組み込むことで正常に動作するチップの歩留まりを大幅に向上できるためです。もし私たちの計算が正確であれば、AMDとMicrosoftはデュアルCUクラスターのうち4個しか無効化しておらず、チップを正常に動作させるには8個のCPUクラスターすべてが動作している必要があることを示唆しています。
プレゼンテーションでは、ムーアの法則に比べてチップのスケーリングの難易度が下がっている点についても時間をかけて議論されています。Xbox Series Xのチップサイズは以前のコンソールハードウェアとほぼ同等（2013年のXbox Oneは375mm角、2017年のXbox One Xは367mm角）で、トランジスタ数はXbox One Xに比べて2倍以上（66億個から154億個）になっていますが、ダイコストは高くなっています。マイクロソフトは具体的な値上げ幅を明らかにしていませんが、Xbox OneとXbox One Sのコストは「$」、Xbox One Xのコストは「$+」、Xbox Series Xのコストは「$++」と表示しています。以前から指摘しているように、TSMCの7nmリソグラフィーは有効性が実証されていますが、ウェハあたりのコストは12nmよりも大幅に高くなっています。
Microsoftは、Velocityアーキテクチャとその目的についても詳細を明らかにしました。Velocityアーキテクチャは、システムメモリの拡張に代えて、より低コストのSSDストレージを使用するというものです。DRAMの価格は過去30%下落していましたが、過去8年半は年間5%の下落率を維持しています。一方、フラッシュメモリは同時期に年間23%の下落率を維持しています。
SSDは、以前のコンソールで使用されていたHDDの回転プラッターよりもはるかに高速であるため、ゲームのロード時間が大幅に短縮されます。サンプラーフィードバックストリーミングと組み合わせることで、ハードウェアはフラッシュメモリを最大限に活用し、DRAMを大幅に増やすことなく全体的なパフォーマンスを向上させることができます。
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次世代コンソールの興味深い新機能の一つは、レイトレーシングのサポートです。Xbox Series XとPlayStation 5の両方がハードウェアレイトレーシングをサポートすることは知っていましたが、これまでどの程度のパフォーマンスが期待できるのか明確な兆候はありませんでした。少なくともMicrosoftは、ゲームにおけるレイトレーシングの重要性を軽視しているように見えます。少なくとも私たちの解釈ではそうでしょう。NVIDIAのRTXカードと同様に、Microsoftはハイブリッドレンダリングアプローチを重視しており、従来のレンダリング手法を「完全に置き換えるものではない」と述べています。
レイトレーシングの性能についてですが、Microsoftはレイボックス計算のピーク性能を380G/秒、レイトライアングル計算のピーク性能を95G/秒としか発表していません。これは、RTX 2080 Tiが11G/秒を実現できると謳っているNvidiaのRTX 20シリーズハードウェアと比べるとどうでしょうか？Nvidiaはピーク性能を公表しておらず、Microsoftも標準性能を公表していないため、正確な数値は分かりません。
スライドには、「3～10倍の高速化に対してわずかな面積コスト」と記されています。これは、NVIDIAのハードウェアで見られた効果と比較的近いようです。レイトレーシングと従来のレンダリングを組み合わせたゲームでは、NVIDIAのRTX 2060でレイトレーシングを有効にして実行すると、前世代のGTX 1080 Tiの2～3倍の速度になることがよくあります。
Xbox Series Xに、DLSS 2.0で使用されるNvidiaのTensorコアのような機械学習関連の追加ハードウェアが搭載されるかどうかについては、まだ具体的な詳細が不明です。スライドには機械学習アクセラレーションについて言及されており、ダイ面積を抑えつつ3～10倍の「ML推論アクセラレーション」が実現可能とされていますが、これはCUクラスター上で実行されるFP16またはINT8演算によるものと考えられます。
まとめると（今のところ）、Xbox Series XはHDMI 2.1出力をサポートし、120Hzの4K出力、さらには8K60出力も可能になります。DisplayPort出力は搭載されていませんが、これは予想外のことです。しかし、コンソールをモニター（たとえ最高のゲーミングモニターであっても）に接続したい場合、その機能が制限されることになります。
ビデオエンコーダ/デコーダは、4Kおよび8K AVC、HEVC/VP9デコードに加え、AVC (H.264)およびHEVC (H.265)エンコーディングもサポートしています。これにより、最新のゲームプレイ動画を配信したい人にとって、ストリーミング機能が向上します。
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プレゼンテーションは今夜午後 7 時 (太平洋標準時) に行われ、その時点でライブ プレゼンテーションの詳細情報とともに記事を更新します。
進行中のストーリー: スライドを詳しく調査しており、追加のハイライトをこの記事に反映させる予定です。
ジャレッド・ウォルトンは、Tom's Hardwareのシニアエディターで、GPU全般を専門としています。2004年からテクノロジージャーナリストとして活躍し、AnandTech、Maximum PC、PC Gamerなどで執筆活動を行っています。初代S3 Virgeの「3Dデセラレータ」から最新のGPUまで、ジャレッドは最新のグラフィックストレンドを常に把握しており、ゲームパフォーマンスに関する質問は彼にお任せください。
