ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第254回

第3世代APUのBeema/Mullinsで更新されたAMDロードマップ

MullinsとTemashは明らかに別のダイ
細かな省電力機構追加で性能アップ

　ではどうして性能向上が可能になったのだろうか。下の画像がMullinsとTemashのフロアプランをそれぞれ示した資料である。

Mullinsのフロアプラン。これは2014年4月に発表されたもの。一応Mullinsとしているが、構成的にはBeemaも同じである

Temashのフロアプラン。これは2013年3月のKabini/Temash発表時のスライドだ

　さらにこのフロアプランを並べてみたのが下の画像である。ダイサイズそのものが不明確でわからないので、とりあえず上の画像からそれぞれのフロアプランを並べた上で、同じ高さになるようにリサイズしたものだ。

MullinsとTemashのフロアプランを並べた画像。Temashは上の画像を90度回転させている

　この状態で比較するとまず横幅そのものがMullinsの方が3％ほど小さくなっている。CPUとL2キャッシュの配置はおおむね同じだが、強いて言えばMullinsの方がややCPUコアのサイズが小さくなっている。

　厄介なのはGPUで、明らかにTemashはGPUとして囲われた領域が本来より小さい気がするのだが、それを加味すると面積そのものは同等といったところ。ただPSPが加わっている分、Mullinsの方がやや面積が小さいように感じられる。インターフェース周りのPadなどはだいたい同等で、Display PHY＆DACやVCEなどもほぼ同等なようだ。

　このように、ダイそのもののレイアウトはかなり似ているが、MullinsとTemashは明らかに別のダイである。ここからは筆者の推測である。Kaberi/TemashとBeema/Mullinsは、どちらも28nmプロセスで製造とされているが、確かにどちらも28nmプロセスで製造されているとはいえ、プロセスそのものが異なっていると考えられる。

　AMDはファウンダリーをいまだに明示していないが、おそらくKaberi/TemashはTSMCのHPM(High Performance Mobile)で製造していると思われる。理由はGPUやVCE/ディスプレー関連の部分で、ここをやはりTSMCの28nm HPMで製造しているGPUからそのまま持ってきたと考えられるためだ。

　これに対し、Beema/Mullinsは同じ28nmでもHPLに切り替えたのではないかと思われる。同じ省電力でも、28nm LPではさすがに2GHzオーバーはかなり厳しいが、28nm LPHならば可能な範囲だ。

　TSMCによれば“The 28HPL process reduces both standby and operation power by more than 40%.”(28HPLプロセスは待機電力と動作電力のどちらも40％以上削減可能)だそうで、「なにと比較して」が抜け落ちているあたりが残念ではあるが、もしKabini/Temashから大きく構成を変えずに消費電力を落とそうとしたら、プロセスを省電力のものに切り替えるしかないし、事実そうしたのだと思う。ただしそのままだと当然動作周波数が下がる。これを補うためには内部構造に手を入れなければいけない。

　やや話が飛ぶが、連載237回の「ロジック回路と同期/非同期」のところで、FO4(Fan Out 4)の説明をした。このなかでQualcommのKraitはFO4が20～25をターゲットにしていると解説したが、これをベースとしたKrait 300というコアは「Snapdragon 600」に搭載されている。

2007年のARM Developer ConferenceにおいてQualcommの発表した資料より。FO4のターゲットが20～25と示されているのがわかる

　このSnapdragon 600はTSMCの28nm LPで製造されながら、動作周波数は1.9GHzに達している。もしPuma+コアが、やはりFO4を20前後になるように再設計したとすれば、28nm HPLを使えば十分2GHzは狙える数字である。繰り返しになるがこれは筆者の推定である。

　動作周波数を上げながら消費電力を落とし、しかもプロセスノードを変えてないとすれば、これ以外に合理的な解が見つからない。実際、そうなると物理設計は全部やり直しになる。すると半年は簡単にかかるので、Kabini/Temashから1年後にBeema/Mullinsが出てくるのはスケジュール的にも辻褄が合う。

　もっとも省電力は単にプロセスだけではなく、細かな省電力機構の積み重ねも貢献している。細かな省電力機構が追加されたことで、ついにBeema/Mullinsでは0.5Wのオーダーまで消費電力の削減が可能になった。

縦軸は待機状態におけるSoCの消費電力を示したもの