マリンズとビーマAPU：AMDがタブレット向けSoCに本腰

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MullinsとBeemaのタブレットAPUをご紹介します

約1年前、「AMDのKabini：JaguarとGCNが15W APUで集結」という記事を書いた際、AMDはKabiniとTemash APUが低消費電力のARMベースタブレットと高性能ノートパソコンの間の橋渡しとなることを期待していると語っていました。これらのSoCは確かにその目標を達成しましたが、最も人気のあるx86タブレット（LenovoのThinkPad、DellのLatitudeとVenue Pro）はIntelのAtomプラットフォームを採用しています。Temash APUはBay Trailのように4W未満のスイートスポットを実現することはできませんでした。そのため、Atom Z3770/DとZ3740/DがWindowsベースタブレットの主力製品となったのには、十分な理由があります。

そしてそれが、Temash および Kabini ソリューションに代わる低消費電力 SoC である Mullins および Beema APU を開発した同社のモットーでした。

AMDは、2つの最新プロセッサを発表するにあたり、大胆な主張を展開しています。例えば、MullinsはTemashと比較して、ワットあたりのグラフィックス性能が2倍、ワットあたりのシステム生産性も2倍を誇るとしています。BeemaはKabiniと比較して、TDPが40%低いにもかかわらず、グラフィックス性能が10%以上向上するとされています。さらに、競合製品と比較しても、BeemaはBay Trail-TとHaswell-Yの両方よりも優れたグラフィックス性能を提供するとAMDは述べています。繰り返し強調されているのは、大幅な消費電力削減と高速化です。これらのAPUを実現するには、一体どのような魔法が使われているのでしょうか？

おそらく、何が変わらないかについて話すのが一番理にかなっているでしょう。BeemaとMullinsは、KabiniやTemashと同様に28nmノードで製造されています。基盤となるアーキテクチャについて言えば、Puma+は先行設計のJaguarと同じIPCを提供しています。命名規則は変更されましたが、コア、キャッシュ、スケジューラは同じままです。グラフィックス・コンプレックスも前世代と同様で、最新のAPUも同様に128基のGCNベース・シェーダーを搭載しています。

簡単に言えば、Beema/Mullins チップを Kabini/Temash と同じ周波数で実行すると、同一のパフォーマンスが得られます。

もちろん、速度向上はクロック周波数の向上によって実現されるはずです。消費電力の低減と製造プロセスの変更を同時に実現しているのに、なぜクロック周波数の向上が必要なのでしょうか？幸いなことに、AMDはこの件に関して多くのことを語ってくれます。

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残念なのは、最新部品のエッチング工程がどこにあるのかを明かしてくれないことです。伝えられているのは、プロセスの改善により、グラフィックストランジスタのリーク電流が最大38%、CPUコアのリーク電流が最大19%低減したという、目覚ましい成果です。また、最適化されたDDR3L-1333インターフェースなど、I/Oの強化により消費電力が500mW削減され、大幅な省電力化が実現したとしています。さらに、ディスプレイエンジンの効率化によって200mWの省電力化も実現しています。

さらに、システム対応の電力管理により、AMDのTemashおよびKabini APUのほぼ半分のTDPで最大50%高い周波数を実現できると報告されています。実際、最上位機種のMullins A10 Micro-6700Tは、最大2.2GHzのクロックレートと4.5WのTDPを備えています。これを、8WのTDPで最大1.4GHzに達する最速のTemashベースのA6-1450と比較してみてください。もちろん、実際の周波数は実行するワークロードによって異なります。しかし、AMDは、シングルスレッドアプリでの高いクロックレートと、より並列化されたタスクでの低い周波数のバランスをより適切に取ることができると述べています。15WのBeemaベースのA6-6310は最大2.4GHzで、25WのKabini A6-5200は2GHzです。

グラフィックスに関しては、BeemaとMullinsの最高クロックのAPUはそれぞれ800MHzと500MHzで動作します。KabiniとTemashはそれぞれ600MHzと400MHzでした。

話が良すぎて信じられないという方もいるかもしれませんが、AMDはMullinsとBeemaの最高クロックを記載しており、ベース周波数は記載していないことに注意してください。これは、IntelがプロセッサをTurbo Boostのピーク設定で評価したり、NVIDIAがグラフィックカードをGPU Boostの標準値で販売したりするのと同じようなものです。ただし、これはAMDにとって新しい動きではなく、同社は既に新しいグラフィックスおよび汎用プロセッサ製品の一部で同様のアプローチを採用しています。

同社は、インテリジェントな電力制御により、熱管理と連携して、恩恵を受けるアプリケーションのみをブーストすることで無駄を省くと主張しています。AMDがテスト用に提供してくれたプラットフォームでは、A10 Micro-6700Tのクロックレートは1GHzから最大2.2GHzまで変動しました。Prime95のシングルスレッドで動作させたところ、2.2GHzの周波数を記録しました。2、3、4スレッドで同じ実験を繰り返したところ、1.6GHz、1.4GHz、1.2GHzの上限に達しました。ただし、SoCが発熱するにつれて、これらの設定値も低下しました。

AMDは、皮膚温度認識型電源管理（STAPM）についても詳しく話してくれました。タブレットの熱制限は、SoCの上限ではなく、筐体の温度によって制限されることが多いです。これは、シリコンチップがユーザーの膝よりも高い熱レベルに耐えられるためです。ほとんどのデバイスは、プロセッサがユーザーの皮膚温度を感知できる限界を超えずに維持できる最高クロックレートに制限されています。STAPMを使用すると、APUはホストデバイスの筐体が定義された最大値に達するまで積極的にクロックを上げ、短時間、より高いパフォーマンスを実現します。多くのモバイルアプリケーションでは、タブレットを短時間保持する必要があるため、この方法の方がより高速なエクスペリエンスを得やすくなります。