AMDはCES 2020でモバイル市場向けRyzen 4000「Renoir」APUファミリーの概要を披露しましたが、Ryzen Mobile Tech Dayでは、Zen 2アーキテクチャと7nmプロセスをモバイル市場に初めて導入するプロセッサについて、より詳細な情報を発表しました。これには、新しいフラッグシップ45W Hシリーズプロセッサと、主にディスクリートグラフィックカードを搭載したハイエンドノートPC向けに設計された、ダウンクロックされた35W HSモデルシリーズが含まれます。
これらのチップは、モバイル市場向けの初の7nm x86プロセッサであり、7nmノードは、Intelの10nm Ice Lakeおよび14nm Comet Lakeチップに匹敵する電力とパフォーマンスの優位性をもたらします。Intelは10nmノードへの完全移行に苦戦を強いられており、Ice LakeチップはGen11グラフィックスを搭載してゲーム市場に対応するように設計されており、一方、Comet Lakeプロセッサはコア数が多いことから生産性アプリケーション向けに位置付けられています。AMDは、Ryzen 4000シリーズプロセッサが、単一のアーキテクチャで両方のセグメントに対応する妥協のないソリューションであると主張し、この分断された製品ファミリーに狙いを定めています。
同社はまた、Ryzen 4000 の Zen 2 アーキテクチャと Vega グラフィック エンジンに対するアーキテクチャの改良、革新的な SmartShift テクノロジー、そして謳い文句のバッテリー寿命を実現する方法についても、より詳細な情報を提供しました。
ノート PC 市場は、消費者向け CPU 市場全体の 3 分の 2 以上を占めているため、AMD が Intel のデスクトップ PC 市場シェアを少しずつ奪い続けている中で、この分野での AMD の成功は重要です。AMD によると、Ryzen 4000 シリーズ プロセッサにより、すべての主要な指標において Intel の競合チップと同等かそれ以上の性能を発揮できるようになるとのことです。これには、AMD が長年保持してきたスレッド ワークロードとグラフィックス パフォーマンスの優位性が含まれますが、今や Intel のシングル スレッドの能力に挑戦する領域にも広がりつつあります。AMD はノート PC 市場で堅調な成長を続けており、2020 年には過去最高の 170 のプラットフォームが市場に投入され、そのうち 100 に新しい Ryzen 4000 シリーズ プロセッサが搭載されると述べています。AMD はまた、収益性が高く急拡大しているゲーミング ノート PC 分野での存在感が倍増すると指摘しています。では、この成長の原動力は何なのか見ていきましょう。
Ryzen 4000 HおよびHSシリーズAPU
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| CPU | コア/スレッド | 周波数（最大）ブースト/ベース | キャッシュ | グラフィックコア | グラフィックス周波数 | TDP |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ライゼン9 4900H | 8月16日 | 4.4 / 3.3 GHz | 12MB | 8 | 1750MHz | 45W |
| ライゼン 9 4900HS | 8月16日 | 4.3 / 3.0 GHz | 12MB | 8 | 1750MHz | 35W |
| ライゼン 7 4800H | 8月16日 | 4.2 / 2.9 GHz | 12MB | 7 | 1600MHz | 45W |
| ライゼン 7 4800HS | 8月16日 | 4.2 / 2.9 GHz | 12MB | 7 | 1600MHz | 35W |
| ライゼン5 4600H | 6月12日 | 4.0 / 3.0 GHz | 11MB | 6 | 1500MHz | 45W |
| ライゼン5 4600HS | 6月12日 | 4.0 / 3.0 GHz | 11MB | 6 | 1500MHz | 35W |
AMD の最初の発表では、統合型 Vega グラフィック エンジンを活用する薄型軽量デバイス向けに設計された 15W U シリーズと、Vega を搭載しながらもクリエイターやゲーマー向けの個別のグラフィック カードを搭載したラップトップに電力を供給することが多い 45W H シリーズが取り上げられました。
AMDは、45WのRenoirチップを、TDPを35Wから45W（ピーク時54W）まで設定可能な高性能Hシリーズモデルと、新ラインナップのHSシリーズモデルに分割しました。全モデルとも、DDR4-3200およびLPDDR4x-4266メモリをサポートします。
AMDのRyzen 9 4900Hが、このスタックの最上位モデルとして登場します。Ryzen 4000シリーズの他のプロセッサと同様に、このチップはモノリシックダイを採用しています。つまり、AMDはチップレットベースのアーキテクチャをモバイル分野にまだ導入していないということです。このプロセッサは8コア16スレッドで、ベースクロックは3.3GHz、ブーストクロックは最大4.4GHzです。ピーククロックは1750MHzで動作するVegaグラフィックコアを8基搭載しています。このプロセッサは2020年春に発売予定です。
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HSシリーズプロセッサは電力最適化バージョンとして提供され、35Wの電力エンベロープを遵守しながらも、Hシリーズモデルと同じコア数とグラフィックエンジンを搭載しています。つまり、これらのチップは、冷却ソリューションが少ないラップトップ向けに設計されたダウンクロックバージョンであり、より薄型のデザインを可能にします。「H」はHシリーズ製品であることを示し、「S」は薄型デバイス向けであることを示します。
AMDはこれらのチップを、IntelのProject Athenaに似た新しいHS設計基準で包括しています。AMDによると、OEMメーカーはHSブランドを取得するために、チップの性能を最大限に引き出すための十分な冷却ソリューション、高品質なディスプレイ、高性能メモリなどを含む基準を満たす必要があるとのことです。HSブランドのノートパソコンは、厚さ20mm未満で、最大10時間のビデオ再生時間を実現する必要があります。
ASUSのROG Zephyrus G14は、この取り組みのパイロット版として、HSチップの6ヶ月間の独占使用権を同社に付与しています。このノートPCは、Ryzen 4000シリーズの最高峰であり、独立型NVIDIA GeForce RTX 2060グラフィックス、120Hzディスプレイ、高速SSDストレージを備えています。AMDは、HS設計基準を満たすノートPCが今後さらに市場に投入される予定だと述べています。
Ryzen 4000 Zen 2および7nm Vegaグラフィックスエンジンの強化
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AMDの7nmプロセス技術Renoirダイは、98億個のトランジスタを搭載しており、これは前世代Picassoチップのほぼ2倍に相当します。このダイは、Picassoより25%小型の156mm²のダイに収められています。このダイは25x25x1.38mmのBGAパッケージに実装されており、AMDによると、SoCの消費電力は前世代のPicassoチップと比べて20%削減され、ワットあたりの性能は2倍に向上しています。
プロセッシングコアは、AMDが前世代のZenと比較して命令サイクルあたりのスループット（IPC）が15%向上したと発表している、実績のあるZen 2アーキテクチャを採用しています。8つのコンピューティングコアは、標準のデュアル4コアCCX設計に分散されています。I/O側では、AMDはPCIe 3.0接続を4レーン追加し、Wi-Fi 6、5G、NVMeストレージなどの拡張接続を可能にしました。また、USBポートを2つ追加しました。
AMDは、Naviをモバイル向けに最適化していないため、前世代のPicasso APUに搭載されていたVegaグラフィックエンジンを引き続き採用しましたが、Vegaを12nmノードから7nmノードに移植する際には、アーキテクチャにいくつかの改良を加えました。これには、演算ユニット（CU）数を10から8に削減することが含まれますが、様々な改良により、CUあたりの全体的なパフォーマンスが59%向上しました（TimeSpyのテスト結果に基づく）。
これらの変更には、ピークグラフィッククロックの25%向上が含まれ、DDR4-3200 / LPDDR4x-4266への移行により、メモリスループットが最大77%向上しています。APUには2つのメモリコントローラが搭載されており、それぞれDDR4用に1x64、LPDDR4xメモリ用に仮想チャネル経由で2x32をサポートします。LPDDR4x-4266の4x32チャネルの合計スループットは68.3GB/s、DDR4-3200の2x64チャネルの合計スループットは51.2GB/sです。
このスループットの向上に対応するため、AMDはチップユニットを相互接続するInfinity Fabricインターコネクトの幅を2倍に拡張しました。AMDによると、帯域幅の向上によりインターコネクトの電力効率（pj/bitで測定）が向上し、ファブリックを低電力状態に切り替えてオンザフライで幅を変更できる新しい動的電力状態により、電力効率が最大75%向上します。
これらの取り組みの成果として、FP32のピークスループットは最大1.79 TFLOPSに達し、これはRenoirの前身と同じ15Wの消費電力枠内に収まります。AMDによると、電力効率の向上の大部分は7nmプロセスへの移行によるものですが、より高い周波数とアーキテクチャの改善も寄与しているとのことです。
AMDはRadeonマルチメディアエンジン（Display Controller Next 2）もアップデートし、エンコーダ性能が最大31%向上しました。このチップは、1080p240または4K60でのVP9 8b/10bデコードに加え、H.264およびH.265のエンコードとデコードをサポートしています。
Ryzen 4000 APUの消費電力
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デスクトップ向けチップの消費電力制御は、非常に困難な作業です。チップの熱的・電気的特性が電力状態の変化を左右するだけでなく、オペレーティングシステム、BIOS、ドライバとの連携も相まってチップのパフォーマンスを左右します。そして、これらが動作周波数、スリープ状態、そして全体的な消費電力を左右します。このチップをバッテリー駆動のラップトップに搭載するには、さらに高度な技術が必要となり、AMDはより包括的なシステムレベルのアプローチでこの課題に取り組んでいます。
AMD は、確立された電力状態と 2 つの追加 ACPI 電力状態を組み合わせ、Infinity Fabric とシステム管理コントローラを通じて供給されるテレメトリ データを強化し、コアへの電力割り当てを最大化し、アイドル状態の開始/終了時間を 5 倍高速化することで、Renoir チップを改良しました。
これらの調整による実質的な効果は、アイドル状態とフルパワー状態の区別がより明確になり、不要な電力消費を引き起こす中間電力状態が排除されることなどにより、電力効率の向上につながります。例えば、AMDはバースト的なPCMark 10ベンチマークにおけるCPU周波数の前後グラフを提供し、プロセッサが様々なアイドル状態をより長く維持することで、テスト中の消費電力が59%削減されたことを強調しました。
AMD の革新的な Precision Boost テクノロジーは、個々の機能に基づいて各コアから最大限のパフォーマンスを引き出すものであり、可能な限りの電力とパフォーマンスの最適な組み合わせを提供する重要なテクノロジーですが、AMD はモバイル フォーム ファクターでパフォーマンスと電力消費をより適切に調整する手法も開発しました。
AMD Skin Temperature Aware Power Management (STAPM) は、ノート PC のホットスポット（通常は CPU、GPU、または電源供給サブシステム）に設置された外部温度センサーに基づいて、CPU のブースト持続時間を調整します。これらのセンサーからのデータは組み込みコントローラー (EC) に送られ、EC はテレメトリデータを Infinity Fabric 経由で SoC に送信します。その後、Advanced Platform Management Link (APML) がデータを報告し、CPU の温度レジスタを設定します（つまり、データの保存を行います）。
動的電力および熱制御 (DPTC) インターフェイスにより、外部ソースが SoC 電力制御をオンザフライで調整できるため、システムはセンサーから収集したデータを使用して、通常の電力制限を超える短い高周波ブーストをトリガーできます。これは、バースト的なワークロード時に役立ちます。
AMDの最新の技術革新は、その利点をブースト持続時間の延長にも拡張します。システム温度トラッキングV2（STT V2）機能は、外部温度などの複数の要因に基づいて電源状態の遷移を管理し、ラップトップがユーザーにとって不快なほど熱くなることなく、最大4倍長いブースト持続時間を実現します。注目すべきは、Intelの最新のラップトッププロセッサが、外部温度センサーに基づいて電源状態を調整するという同様のアプローチを採用していることです。
AMDのPicasso APUは、プロセッサが様々なCステートに留まる時間を制御するACPI電力ステートを1つしかサポートしていませんでしたが、4000シリーズチップは3つのステートをサポートしています。これにより、様々なステートをより細かく制御できるようになり、SoCはより適切な判断を下せるようになり、電力効率とバッテリー寿命の向上につながります。AMDはまた、保存および復元バス幅を2倍にすることで、様々なステートへの移行と終了にかかる時間を短縮し、電源管理ファームウェアを33%高速化しました。
アクティビティ認識型の実装により、SoCは使用状況に応じて様々なユニットを調整し、パフォーマンスとサービス品質の最適なバランスを実現します。ユーザーはこれらのパラメータをオペレーティングシステムの電力制御スライダーで調整できます。AMDによると、I/O消費電力の削減と相まって、このSoCは前世代機と比べて20%の消費電力削減を実現しています。
AMD 4000シリーズ Renoir APU SmartShift
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AMDは、APUの制御に使用している技術の多くをシステムレベルにも拡張しました。この種の技術としては初となる新しいSmartShiftテクノロジーにより、システムはCPUまたはGPUの使用状況に応じてより多くの電力を配分することができ、さまざまなワークロードにおける全体的なパフォーマンスを向上させます。
このシステムは、CPUとGPUの両方をワンストップで提供する唯一のベンダー（現時点では）であるAMDの優位性を活かし、システムレベルの電力調整によってCPUとGPUの電力とパフォーマンスを最適化します。SmartShift対応システムには、Navi 10（またはそれ以上）のGPUとRyzen Mobile HシリーズCPUの両方が搭載されている必要がありますが、AMDは将来的に他の組み合わせを市場に投入する可能性があります。
現在、多くのゲーミングノートPCには、45WのGPUと80WのGPUが同じクーラーに収納されているなど、強力なGPUとCPUが共通の冷却ソリューションを共有しています。しかし、このクーラーは合計で90Wの熱しか放散できないため、高負荷使用時にはCPUまたはGPUのいずれかに制約が生じます。
AMDのSmartShiftは、CPUとCPU使用率、そして温度を検出し、各コンポーネントに搭載されたInfinity Fabricにデータを送信します。このデータはPCIeバスを介してプラットフォーム制御モジュールに共有され、プラットフォーム制御モジュールは2つのデバイスへの電力配分を調整することで、ワークロードに応じてどちらのデバイスでも最高のパフォーマンスを確保します。多くの点で、これはRyzen 4000 APUがディスクリートGPUを自身の内蔵グラフィックエンジンと同じくらい厳密に管理しているのと似ています。
例えば、CInebenchレンダリング中はGPUはほぼアイドル状態なので、CPUに電力バジェットをより多く割り当てるとレンダリングパフォーマンスが向上する可能性があります（AMDのテストによると12%）。ゲームをプレイすると、多くの場合逆の状況になります。CPUは十分に活用されていない一方で、GPUは追加の電力の恩恵を受けることができます。AMDによると、「ディビジョン2」中にSmartShiftをオンにするだけで、パフォーマンスが最大10%向上するとのことです。
このアプローチは、AMDの皮膚温度追跡技術と連携して動作し、必要な場所で電力とパフォーマンスの最適なバランスを提供します。最終的には、この技術により、より小さなフットプリントでより高いパフォーマンスを実現し、OEMメーカーはより薄型のデバイスに高性能なCPUやGPUを搭載できるようになります。AMDによると、DellのG5 SEがこの機能を搭載した最初のノートパソコンになるとのことですが、Dellはまだ詳細なパフォーマンス仕様を公開していません。G5 SEは2020年第2四半期に発売予定です。
AMD 4000シリーズAPUのバッテリー寿命
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他のノートパソコンのバッテリー駆動時間に関する主張と同様に、パフォーマンスの実測値を確認するにはレビューを待つのが最善です。いずれにせよ、AMDはRyzen 4000シリーズのバッテリー駆動時間に関する主張に関するデータをいくつか公開しました。バッテリー消費量は作業の種類によって異なりますが、AMDは最も重要なワークロードにおいて、よりバランスの取れたバッテリー駆動時間を実現していると主張しています。これらの予測値は鵜呑みにしないようにしましょう。
AMD Radeonソフトウェアとの連携
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AMDは過去に、OEMベンダーにグラフィックスドライバのアップデート時期を指示する権限を与えていたため、批判にさらされてきました。その結果、AMD製APUを搭載したノートパソコンでは、ゼロデイゲームドライバが不足する事態がしばしば発生していました。AMDはこの慣行を廃止し、AMDの統合グラフィックスを搭載したすべてのノートパソコンで、より幅広いソフトウェアとドライバスイートを利用できるようにしました。この慣行は、Ryzen 4000シリーズプロセッサでも継続されています。
AMD の Ryzen Mobile 4000 シリーズ APU はすべて、Adrenalin 2020 Edition およびそれ以降のバージョンのソフトウェアを活用でき、Radeon Image Sharpening、Anti-Lag テクノロジー、Radeon Boost、Radeon Chill、FreeSync、ノート PC での使用向けに特別に設計された省電力プロファイルなど、多くの新機能をモバイル ユーザーに提供します。
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。
