ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第671回

Zen 4は5nmと4nmを投入、Zen 5では3nmプロセスに　AMD CPUロードマップ

今後はXilinxのリソースを使って
AIアクセラレーターを統合する予定

　製品としてのRyzen 7000シリーズの特徴はここまで紹介してきたことですべてだが、製品ラインナップとしては5nm世代でZen 4とZen 4+3D V-Cache、それとZen 4ベースのRyzen Threadripperが用意されているという話であった。

Zen 5世代もおそらく後追いで3D V-Cache搭載モデルやThreadripperなどが追加されると思われる

　先にZen 4世代は5nmと4nmという話が出ていたが、デスクトップは5nmのままで推移することになる。では4nmは？　というと、モバイル向けとなる。次世代のモバイルはZen 4コアとRDNA3、それにAIEを搭載し、4nmで製造されることになる。

モバイル向けロードマップ。余談だがTSMCはRibbon FETを採用した2nmプロセスの製造を2025年に始めるとしており、順序から言うとZen 5の次は2nmが視野に入るのだが、2025年はスマートフォン(というよりApple)と取り合いになるのが見えているだけに、どうするのか気になるところだ

　その次のStrix Ppintは、Zen 5にRDNA3+、それにAIEを搭載する。先のPapermaster氏のCPUコアのロードマップ（2ページ目最初の画像）と照らし合わせると、このStrix Pointはおそらく3nmプロセスで製造されることになるだろう。

　ところでここまで出てきたAIEとはなにか？　という話だが、これはAI Engineの略である。前のページのZen 5に関するスライドに出てきた“Integrated AI and Machine Learning optimization”の正体がこれである。このAI Engine、もともとはAMDが買収したXilinxが2019年から出荷しているVersal ACAP(Adaptive Compute Acceleration Platform)で実装されているものである。

　ACAPというのはFPGAの次のアーキテクチャーとして位置づけられているもので、「Versal ACAPというFPGA」と書くと怒られてしまうものだが、それはともかく。これはなにか？　というとVLIWベースの演算エンジンの塊である。こちらは詳細が公開されているので、いずれAIプロセッサー連載の方で紹介する。

　Versalという製品は6つのファミリーがあり、うち5つがすでに出荷中であるが、このうちVersal AI CoreとVersal AI Edgeという2つのファミリーにこのAIプロセッサーが搭載されている。

　ちなみにハイエンドであるVersal AI Coreの場合、AI Engineが最大400個、またはAI Engine-MLが最大304個搭載され、これとは別にDSPが最大1968個やFPGA LUT(Xilinx用語ではLogic Cell)が158万6000個搭載されるなど猛烈な演算処理性能を持っている。で、Xilinx買収後にAMDはこのAI周りに関して新しい戦略を立てた。それがXDNAである。

　現状AMDは、Ryzen/EPYCは基本的にAI処理機能は装備されていない。RDNA/CNDAに関してはROCm経由でいくつかのAIフレームワークをサポート。一方XilinxベースのFPGAはVersal AI Core/Edge以外はAI用エンジンは搭載されていない感じで、まったくソフトウェアの共通性がない。

Ryzen/EPYCはAI処理機能がなくソフトウェアの共通性がない。AIアクセラレーターがなくても処理そのものはできるが、効率的ではない

　そこでまず、おそらくZen 4/RDNA3/CDNA3の世代に向けて、まずUnified AI Stack 1.0をリリースする。ただこの時点ではまだ上に皮を被せただけで、内部の共通化には至っていない。

Xilinxの買収は今年2月に完了したので、さすがにデスクトップのRyzen 7000シリーズには間に合わない。なので最初の搭載はモバイル向けのPhoenix Pointであり、すべてのCPUに入るのはZen 5世代からということになる

　これがもう少し共通化が進むのは、Zen 5世代に投入されると思われるUnified AI Stack 2.0になる形だ。この頃になると、CPUとVersalで共通のAI Engineを搭載しており、これをベースに高効率にAI/MLの処理が出来るというのがAMDの目標と思われる。

CPU向けにもVitis AIE toolsが用意されるというのが独特である(Vitisは本来、FPGAを高級言語から利用できるようにするためのツールとして提供された)

　この構図は、インテルがAI関連のソフトウェアAPIをOpenVINOとしてまとめ、さらにこれをoneDNN(oneAPI Deep Neural Network Library)として高レベルでまとめたのによく似ている。おそらくUnified AI Stack 1.0の段階でVNNIがサポートされ、2.0ではVNNIとAI Engineの両対応になると思われる。

　単にCPUコアの更新だけでなく、Xilinxのリソースを使ってAIアクセラレーターまで統合する計画が明確に示されたのが今回のロードマップだったと言える。