次のハイエンドスマホに載る!? NVIDIAがTegra 4の概要公開

2013年02月26日 21時00分更新

文● 塩田紳二

　NVIDIAは、MWC 2013に先立ち、今年1月のInternational CES 2013で発表した「Tegra 4」「Tegra 4i」などの情報を公開した。

Tegra 4（左）とTegra 4i（右）のプロトタイプ基板。中央付近の大きなデバイスが、Tegra 4とTegra 4i本体。上にあるのがメモリで、Tegra4はその上のベースバンドチップなどがあるが、Tegra4iのほうはわずかな部品のみになっている

さらに機能強化された「Tegra 4」
下位でLTEモデム内蔵の「Tegra 4i」

　Tegra 4は、CPUコアにARMのCortex-A15を搭載したアプリケーションプロセッサーである。かつて発表されたTegraシリーズのロードマップでは“Wayne”と呼ばれていた。

　これに対して、Tegra 4iはCPUにTegra 3と同じCortex-A9を搭載する一方、LTEモデムを統合したモバイル用プロセッサーだ。こちらには、”Gray”というコードネームがつけられているが、2010年に公開されたロードマップには載っていなかったものだ。ただTegra 3のときから、LTEモデムを統合するのではという情報はあった。

　Tegra 4は、高性能なA15プロセッサーを4つ搭載し、さらに低消費電力化用のA15プロセッサを持つ「4＋1」構成を継承している。この「4＋1」構成はTegra 3と同じだ。

　前半の4プロセッサー部分は高い性能を持つとともに、SoCとしてビデオや音楽などの再生専用プロセッサーを内部に持つため、メディアの再生中などは、電力消費を抑えることが可能だ。一方、負荷が高くないときは、消費電力の低い5番目のコアが低い周波数、低い電源電圧で動作するため、消費電力を抑えることが可能になっている。

　今回、NVIDIAは、低消費電力のデモを行ったが、それはビデオ再生時のもの。スマートフォンではビデオ再生は全画面を使うため、他のプロセスはほとんど止まってしまう。このため、システムの消費電力はかなり小さくなっていた。

Tegra 4の低消費電力のデモ。横にあるテスターは電流の表示で、デモ中には200mA程度（写真の表示は、0.8A=800mA）にまで下がっていた

Tegra 4/4iともにGPU部分は大幅に強化

　また、GPU側が大きく強化されたのもTegra 4シリーズの特徴の１つ。これまで12個だったGPU内部のシェーダーユニット（Tegra 3ではピクセル処理用が8つ、頂点処理用が4つ）を72個（Tegra4）、60個（Tegra4i）にまで増やした。これにより、他社に劣る部分があったグラフィックス性能も大幅に強化した。

Tegra4のGPU部分。頂点処理ユニット（Vertex）は6組（24ユニット）、ピクセルシェーダーは、4組（48ユニット）ある

　Tegra 4iは、LTEモデムを統合し、基板上で占める面積（フットプリント）を大きく削減できる。採用されているプロセッサコアのアーキテクチャは、Tegra 3と同じくCortex-A9だが内部が改良されたR4版を採用したという。

　Tegra 3につかわれていたCortex-A9はR2版で、Tegra 4iのR4はTLB（仮想記憶のアドレス変換を高速化する機構）を増量するなどして強化し、さらにプロセスの微細化（Tegra 4シリーズは28nm。Tegra3は40nm）によりクロック周波数を上げ、高速化を達成している。アーキテクチャ、つまりソフトウェア側からみた挙動は同じものの、性能が向上している。また、GPU部分も強化されているため、Tegra 4シリーズとしたのだと考えられる。

　なお、Tegra 4iのGPUのシェーダーユニットの数は60だが、これは頂点処理用のユニットが減らされていて、ピクセル処理用のユニットの数はTegra 4もTegra 4iも同じだという。TegraシリーズのGPUは、レンダリングまでをパイプラインで行なう関係で、メモリから読み出した頂点データは頂点処理ユニットを通ってからピクセルシェーダー（ピクセル処理ユニット）へ入る。

Tegra4iのGPU。こちらは、頂点処理ユニットが3組（12ユニット）、ピクセル処理ユニットは2組（48ユニット）ある

Tegra 4とTegra4i。CPUコアの違いとシェーダーユニットの数などが違う。また、Tegra 4iのほうはLTEモデムを統合している

　このため、メモリアクセスに十分な帯域がないと、頂点処理ユニットが数多くあってもそれを“埋める”ことができないからだとする。これに対してピクセルシェーダー部分は、ユニット数は同じだが、L1キャッシュを共有するグループが4つ（Tegra 4の場合）から2つに変更されている。L1キャッシュに入れば、ピクセルシェーダーは最大効率で動作できるが、L1キャッシュを埋めるためにはメモリアクセスが必要になるため、メモリ負荷を下げるためにこのような構成になったと思われる。

　また、同社は、Tegra4、Tegra4iを使ったスマートフォン用のプロトタイプ基板も公開した。これを見ると、たしかにTegra 4iは、ベースバンド（通信処理を行う部分）がなく、基板上の部品点数も減っている。

　Tegra 4は、Tegra 3同様にスマートフォン向け／タブレット向けのSKUがあるということだ。Tegra 3ではスマートフォン用の最大クロック周波数を下げ、最大発熱量を抑えていた。Tegra 4も同様の構成になると思われる。なお、Tegra 4iはフットプリントが重要になるスマートフォンでの利用を想定している。