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Apple、M2プロセッサを発表:8コアCPU、10コアGPU、最大18%のパフォーマンス向上(更新)

Appleは本日、Apple Silicon M2プロセッサを発表し、新しい第2世代チップは、CPU中心のマルチスレッドタスク(特定されていない)において最大18%のパフォーマンス向上を実現し、刷新された10コアGPUは、グラフィックスワークロード(特定されていない)において最大35%のパフォーマンス向上を実現すると述べました。また、AppleはLPDDR5の最大メモリ容量を24GBに増強し、次世代の16コアニューラルエンジンは前世代機より43%高速化し、毎秒最大15.8兆回の演算処理が可能となりました。

新しいM2チップは、おそらくTSMCのN5Pと呼ばれる第2世代5nmプロセスで製造され、200億個のトランジスタを搭載しています。最初のM2プロセッサは、来月発売予定のMacBook AirとMacBook Proに搭載されます。

M2

(画像提供:Apple)

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M2
(画像提供:Apple)

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行0 - セル0Apple Silicon M2 CPUApple Silicon M1 CPU
パフォーマンスコア44
効率コア44
トランジスタ200億160億
コアアーキテクチャ(P- / E-コア)雪崩/吹雪(未確認)ファイアストーム / アイスストーム
メモリ24 GB LPDDR5 (100 GB/秒)16GB LPDDR4X-4266 (68 GB/秒)
L2キャッシュ(P- / E-Core)を共有16MB / 4MB12MB / 4MB
命令キャッシュ(P- / E-コア)192 / 192 KB192 / 192 KB
データキャッシュ(P- / E-コア)128 / 64 KB128 / 64 KB
ニューラルエンジン15.8トップス11トップス

M2プロセッサは、前世代機と同様に最大8個のCPUコアを搭載し、4個の高性能コアと4個の効率化コアを備えています。M2チップは、Armv9ではなくARMv8.5-Aを搭載したA15 Avalanche+Blizzardアーキテクチャをベースとしているようです。高性能コアのキャッシュ容量は強化されており、M1の12MBのL2キャッシュに対して16MBの共有L2キャッシュとなっています。4個の効率化コアのキャッシュ容量階層は、M1プロセッサと変わりません。

ベンダーによるパフォーマンスに関する主張はどれも、鵜呑みにしない方が良いでしょう。上のアルバムでご覧いただけるように、AppleはこれらのCPUコアを組み合わせることで、M1と比較して、特定されていないマルチスレッドCPUワークロードにおいて最大18%のパフォーマンス向上を実現できると主張しています。つまり、18%のパフォーマンス向上は、IPC(Instruction PerCycle)スループットの向上を示すものではないということです。

この未知のスレッドベンチマークでは、効率コアとパフォーマンスコアのどちらがパフォーマンス向上に最も貢献しているかは分かりません。パフォーマンスコア(Pコア)は、高パフォーマンスアプリケーションのレイテンシに敏感な処理を処理し、4つの効率コア(Eコア)はバックグラウンドおよびスレッド化されたワークロードを処理します。A15アーキテクチャのEコアはPコアよりもパフォーマンス向上が大きいことは周知の事実であるため、スレッド数の少ない処理ではM2の性能向上は控えめになる可能性があります。

同社はまた、M2チップは10コアのIntel Core i7-1255Uプロセッサと16GBのメモリを組み合わせた場合の1.9倍の性能を発揮すると主張しているが、両チップの消費電力は同じで、ピーク性能ではない。Appleも、M2チップは10コアチップと同じピーク性能を4分の1の消費電力で実現すると主張している。12コアのIntel Core i7-1260Pにアップグレードすると、消費電力は4分の1でピーク性能の87%を実現できるとAppleは主張している。 

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M2 GPU
(画像提供:Apple)

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行0 - セル0Apple Silicon M2 GPUApple Silicon M1 GPU
コア10コア8コア
テラフロップス3.62.6
ギガテクセル/秒11182
ギガピクセル/秒5541

GPUも刷新され、M1チップの8コアから10コアに増加しました。Appleによると、これもワークロードは非公開ですが、GPUパフォーマンスが35%向上しています。M2のGPUは3.6テラフロップスで、M1の2.6テラフロップスから38%も大幅に向上しています。

メディアエンジンは最大8KのH.264、HEVCをサポートし、ProResエンコード/デコード機能を備え、複数の4Kおよび8Kストリームを再生できる「帯域幅拡張」機能も備えています。これまでと同様に、このチップは2台のディスプレイのみをサポートし、そのうち1台は最大6K解像度の外部ディスプレイです。Appleがこれまで行ってきたように、GPUコア数の異なる複数のM2モデルを発売すると予想されます。

Appleは、M2のGPUはM1と同じ消費電力で最大25%、ピーク電力では最大35%のパフォーマンス向上を実現すると主張しています。しかし、Appleは自社のGPUを、本格的な作業には適さないCore i7の統合型GPUと比較するという、あまり意味のない比較をしています。Appleは、同じ消費電力でIntelのiGPUの2.3倍の性能を発揮し、同じピーク性能を5分の1の消費電力で実現していると主張しています。

Appleは、最大24GBのオンパッケージLPDDR5メモリを介して、CPUとGPUの両方に最大100GB/秒のメモリ帯域幅を提供します。これは、前世代のM1チップと比較して帯域幅が50%増加したことになります。これは、M1のLPDDR4XからLPDDR5にアップグレードしたことによるものです。M2はメモリ容量も50%増加しています(M1は最大16GBでした)。LPDDR5メモリは128ビット幅のバスを介して通信します。

ハードウェアアクセラレーションによるワークロード処理に特化したシリコンは、あらゆるチップの中核を成すようになってきており、Appleもこの分野に進出しています。Appleによると、次世代の16コアニューラルエンジンは前世代機より43%高速化しており、M1の1秒あたり最大11兆回の演算処理に対して、最大15.8兆回の演算処理が可能とのことです。驚くべきことに、AppleはM1と同じ数のニューラルコアでより多くの処理を実行しており、このパフォーマンス向上はアーキテクチャの強化によるものだとしています。しかし、Appleがパフォーマンス向上のためにこれらのユニットにダイ面積をより多く割り当てたかどうかは不明です。 

M2

(画像提供:Apple)

Appleは、IntelやAMDよりも先進的なプロセスノードへの移行を進めており、M1プロセッサで採用された第1世代TSMC 5nmプロセス(5N)から、おそらくTSMCのN5Pと呼ばれる第2世代5nmプロセスへの移行を進めています。AppleはM2プロセッサの設計において、200億個のトランジスタを採用しており、これはM1プロセッサと比べて25%の増加となります。

上の画像からわかるように、M2プロセッサも前世代機よりもサイズが大きくなっています。N5Pでは密度向上が図られておらず、AppleがGPUコアを2つ追加したことを考えると、これは必然と言えるでしょう。しかし、設計上のその他の変更(おそらく機能ユニットの小型化など)により、チップサイズは約18%大きくなっているようです(Appleのグラフィックが実寸大だと仮定した場合)。

M1 に搭載されている TSMC N5 プロセスと比較すると、N5P プロセスは同じ電力で 7% 高速化するか、同じクロックで消費電力を 15% 削減すると言われています (両方を実現することはできません)。 

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MacBook Air (M2)
(画像提供:Apple)

AppleはこれらのチップをMacBook AirとMacBook Proの筐体に搭載する予定です(詳細はリンクをクリック)。前者はファンレス設計、後者はアクティブ冷却ソリューション(ファン)を搭載し、より高負荷のワークロードでも高いパフォーマンスを実現します。AirとProはどちらも7月に発売予定ですが、Appleは具体的な発売日を発表していません。

全体的に見ると、M2 によるパフォーマンスの向上は、トランジスタ バジェットとダイ領域の増加と一致しているように見えます。これは、M2 が前世代ほど優れたワットあたりのパフォーマンス比を持たない可能性があることを示唆しています。また、Apple が宣伝している CPU パフォーマンスの数値は、一部の人が期待していたほど印象的ではないようですが、これは同社が第 1 世代のチップでアーキテクチャ上の容易な成果のほとんどを実現し、はるかに新しく密度の高いプロセス ノードへの移行の恩恵も受けたため、驚くことではありません。今回は、N5 プロセス ノードから N5P への比較的小さなステップは、密度の増加をもたらさない一方で、パフォーマンスと電力のメリットは小さく、マイクロアーキテクチャの利点は遠くから見るとはるかにわずかなものに見えます。いつものように、最終的な判定はサードパーティのベンチマークによって下されるでしょう。 

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ポール・アルコーンはTom's Hardware USの編集長です。CPU、ストレージ、エンタープライズハードウェアに関するニュースやレビューも執筆しています。