AppleのAIの野望とTSMCの3nm技術

TSMCが3nmプロセッサ開発の最前線にいることは周知の事実であり、Appleがこの先端技術の全生産能力を確保したと広く信じられています。当初、Appleは3nmプロセスを主に最新のAシリーズiPhoneチップとMシリーズMacプロセッサに使用すると考えられていました。

しかし、中国のソーシャル・メディア・プラットフォームWeiboの「Phone Chip Expert」というリーク者からの新たな噂によると、Appleはサーバー・ファーム専用のAIプロセッサも設計しているようです。

特注AIプロセッサの意味するもの

もしこの噂が事実であれば、Appleはデバイス上でローカルに実行されるAIだけに注力しているわけではないことがわかります。

Appleはプライバシーの観点からデバイス上でのAI処理を好んでいると推測されていますが、現在のモバイルデバイスの処理能力とストレージの限界は、より高度なAIアプリケーションにとって課題となっています。

サーバーファーム用の特注AIプロセッサの開発は、Appleがプライバシーとセキュリティを重視しながらも、クラウドベースのAI処理のパワーを活用するハイブリッドなアプローチを模索していることを示唆しています。

Appleの最近のAI関連の買収と研究

AIモデルを効率的に実行するという課題に取り組むため、AppleはAI要件の圧縮を専門とするカナダとフランスの企業を戦略的に買収しました。これらの買収は、AI処理を最適化し、デバイスの計算負荷を軽減するというAppleの取り組みを示すものです。

さらにAppleは、利用可能なDRAM容量を超える大規模な言語モデル（LLM）を効率的に実行するという課題に特化した研究論文を発表しました。

この論文では、モデルのパラメータをフラッシュメモリに保存し、オンデマンドでDRAMに取り込むソリューションを提案しています。この革新的なアプローチにより、リソースに制約のあるデバイス上でより高度なAIアプリケーションを実行しながら、必要に応じてサーバーベースの処理能力を活用することが可能になります。

TSMCと提携した理由

AppleがAIサーバー・プロセッサーのためにTSMCと協力するという決定は、両社の長年のパートナーシップと、iPhone、iPad、およびMac向けに高性能でエネルギー効率の高いチップを製造してきたTSMCの実績からして、非常に理にかなっています。

TSMCの3nm技術を活用することで、AppleはAIサーバー・プロセッサを可能な限り高速かつ効率的にし、既存のエコシステムとのシームレスな統合を可能にします。

さらに、TSMCのような信頼できるパートナーと協力することで、AppleはAI計画について高いレベルの秘密性と管理性を保つことができます。もしAppleが他のメーカーと協力する場合、自社のAI戦略とロードマップに関する機密情報を明らかにする必要があり、競争上の優位性が損なわれる可能性があります。

今後の道のり： iOS 18以降のAI

Appleは6月に開催される世界開発者会議（WWDC）でiOS 18の発表を控えており、新しいAI機能の導入に期待が集まっています。

少なくとも1人のアナリストは、ハードウェア支援型AIがiPhoneに搭載されるのは2025年のiPhone 17のリリース以降になるだろうと予測していますが、専用のAIサーバープロセッサの開発は、Appleがより強固で広範なAIエコシステムの基礎を築きつつあることを示唆しています。

(Via Apple Insider.)

これは、AppleのMac用シリコンの新しい世代、すなわちM3、M3 Pro、およびM3 Maxが一斉に発表された初めてのことでした。2024年のMac Studioのアップデートに向けてM3 Ultraが計画されているという噂もありますが、これは実質的に2つの「Max」チップを組み合わせたものであり、大きなサプライズは期待されていません。

M3シリーズの詳細

M3シリーズはAppleの革新への熱意を示しています。これらのプロセッサは3nmの製造プロセスを使用しており、特にGPUとメディアエンジンの部分でA17 Proのアーキテクチャを採用しています。

M3のCPUの高性能コアは、M2よりも約15％、M1よりも30％高速です。効率コアはさらに大きく進化しており、M2に比べて30％、M1に比べてなんと50％も高速になっています。

一方、GPUはさらに大きな進化を遂げています。iPhone 15 ProのA17 Proをベースにしており、新しい「ダイナミックキャッシング」という技術を導入しています。

この機能により、ハードウェアはGPUに割り当てるRAMをリアルタイムで調整することができ、これは従来のアプリケーションがコンパイル時にRAMを設定する方法とは異なります。

さらに、GPUはメッシュシェーダーやハードウェアのレイトレーシング加速もサポートしています。Appleによれば、専門的なレンダリングアプリケーションでM1の2.5倍の速さだと言われています。

メディアエンジンはA17と同様に、H.264、HEVC、ProRes ProRAW、AV1デコードなどのコーデックをサポートしています。AIや機械学習のタスクに特化したニューラルエンジンも向上しています。

M1からM2への進化は顕著でしたが、M2からM3への移行はそれほど大きくはありません。Appleによれば、M2のニューラルエンジンよりも15％高速で、M1のものよりも60％高速です。

各チップの仕様

M3

8コアのCPUを搭載しており、4つの高性能コアと4つの効率コアに分かれています。GPUは最大10コアまで持つことができ、M3システムは最大24GBのRAMをサポートしています。

M3 Pro

CPUは2つの追加の効率とパフォーマンスコアで強化され、合計12コアとなっています。これはM2 Proの構成とは異なります。GPUは最大18コアまで持つことができ、M3 Proは最大36GBのRAMをサポートします。

M3 Max

このラインナップの最もパワフルなチップで、16のCPUコアを搭載しています。これはM2 Maxの構成を維持しています。GPUは最大40コアまで持つことができ、このチップは驚異的な128GBのRAMをサポートします。

INDEX

• AppleのM3 Ultraプロセッサー：コンピューティングの次の大きな飛躍
• M3 Ultra：未来への一瞥
• Appleのプロセッサーの進化
• グラフィックス：控えめなアップグレード
• 多様なM3 Macのポートフォリオ
• まとめ

AppleのM3 Ultraプロセッサー：コンピューティングの次の大きな飛躍

Appleは、M3 Ultraを先頭にした次世代のM3シリーズシリコンの発表を控えています。しかし、この新しいパワーハウスから何を期待できるのでしょうか？

M3 Ultra：未来への一瞥

Appleが今年後半に新しいM3 Ultraプロセッサーを導入するとの噂されています。

BloombergのMark Gurman氏のPower Onニュースレターの最新版での報道によれば、この新しいチップはM2 Ultraと比べてグラフィック部門で大きな飛躍はないかもしれません。しかし、CPUのアップグレードは非常に印象的です。

M3 Ultraは、両方とも32のCPUコアのクラスタを備えた2つの構成で提供されるとの報道があります。これには、24の高性能コアと、あまり要求の厳しくないタスク用の8の効率コアが含まれます。

比較として、M2 Ultraには24のCPUコアがあり、M1 Ultraには20があります。これは、Appleが次のフラグシップのデスクトッププロセッサーにおいて処理能力を大幅に向上させることを示しています。

Appleのプロセッサーの進化

M1 Ultraから今後のM3 Ultraへの移行は、Appleの革新への取り組みを示しています。M1 Ultraは20のCPUコアで始まり、M2 Ultraではそれが24に増加しました。そして今、M3 Ultraで、Appleは32のCPUコアというもう一つの大きなステップを取る予定です。

この進行は、Appleがデスクトッププロセッサ市場を支配する意向を示しています。特に、M3 Ultraが近日中に発売される予定のMac StudioとMac Proに搭載されると予想されています。

最も重要なアップグレードの一つは、これらのチップを製造するために使用される製造技術です。M3世代はTSMCの3nmノードをベースにしており、これにより高いエネルギー効率とさらなるパワーが保証されます。より先進的なノードへの移行は、性能の向上とエネルギーの節約を約束しています。

しかし、熱心なファンはもう少し待たなければならないかもしれません。Bloombergの報告によれば、M3 Ultraプロセッサを搭載した最初のMacマシンは、最も早い見積もりで来年になる可能性があります。

グラフィックス：控えめなアップグレード

CPUの強化は注目に値するものである一方、グラフィックスは控えめなアップグレードしか見られないかもしれません。ベースのM3 Ultra構成は、64のGPUコアを備えると報じられています。一方、トップエンドバージョンは、グラフィックスコアでピークに達するとのことです。

比較として、M2 Ultraのトップエンドバリアントは76のGPUコアを持ち、M1 Ultraは64のグラフィックスコアまで上がります。これらの数字は地味に聞こえるかもしれませんが、Appleは競合他社に対して複数の性能ベンチマークを設定してきました。

多様なM3 Macのポートフォリオ

AppleはM3 Ultraで止まるつもりはありません。噂によれば、Appleは、標準のM3シリコンとそのProおよびMaxバリアントを搭載したMacのテストを行っているとのことです。M3シリコンを搭載した最初のMacの波は、今年後半に発売されると予想され、リフレッシュされたMacBook AirとiMacに搭載されることになるでしょう。

さらに、来年発売予定の次世代の14インチおよび16インチのMacBook Proモデルは、M3 ProおよびM3 Maxチップを採用する可能性が高いです。

Mac miniはM3 Proバージョンを目指しているかもしれませんが、Mac StudioはM3 Maxシリコンでスタートする可能性がありますとBloombergが報じています。興味深いことに、Appleは新しいiMacのテストも行っていると言われていますが、それがM1で駆動する24インチのiMacのアップグレードなのか、噂されている32インチのProアップグレードなのかは不明です。

まとめ

AppleのM3 Ultraプロセッサは、コンピューティングの世界でゲームチェンジャーとなることを約束しています。CPUの性能向上と、より先進的な製造技術への移行により、M3 Ultraは新しい業界標準を設定することが期待されています。

その公式リリースを待ちながら、一つ明確なことは、Appleが技術革新の境界を再定義し続けているということです。

(Via Bloomberg.)

INDEX

• TSMCの3nmプロセスの歩留まり率
• AppleとTSMCの特別な取引
• 3nmプロセスの現状と未来
• TSMCとSamsungの競争
• 未来への展望

TSMCの3nmプロセスの歩留まり率

半導体業界は常に進化し続けており、その最前線に立つのが台湾のTSMCです、最近、TSMCの3nmプロセスの歩留まり率が55％に達したと報じられました

これは、生産されるシリコンウェハーの約半分がAppleのA17 BionicとM3チップの製造に使用されることを意味します、しかし、この高価なウェハーの価格のため、今年はiPhone 15 ProとiPhone 15 Pro Maxのみが3nmチップセットを搭載するスマートフォンとなります

AppleとTSMCの特別な取引

AppleはTSMCと特別な取引を結び、良品ダイのみを支払うことでウェハーの価格を抑えています、しかし、Arete ResearchのシニアアナリストであるBrett Simpson氏は、歩留まり率が70％に達した時点で、TSMCは最も収益性の高いクライアントを標準のウェハー価格に戻すと述べています

Simpson氏は、「私たちは、TSMCが2024年の前半にAppleとともにN3の通常のウェハー基準の価格に移行すると考えています。現在、A17とM3プロセッサのTSMCでのN3の歩留まり率は約55％（この段階のN3開発では健全なレベル）で、TSMCは各四半期に歩留まり率を約5ポイント以上向上させる予定です」と述べています

3nmプロセスの現状と未来

A17 Bionicは82のマスク層を必要とし、ダイサイズが100-110平方mmの範囲にあるため、各ウェハーは620個のチップを生産できます

これに対して、M3チップは135-150mm平方のダイサイズで、ウェハーあたり最大450個のチップを生産できます

TSMCの初代3nmチップは、A17 BionicのためのN3Bプロセスノードを使用しています、2024年には、Appleは生産コストが低く、歩留まり率が高いN3Eノードに切り替える可能性があります

ただし、一部の情報提供者によれば、N3EノードはN3Bノードに比べて性能向上が少ないとのことです

TSMCとSamsungの競争

TSMCとSamsung Foundryの間の競争について、Susquehanna International GroupのシニアエクイティリサーチアナリストであるMehdi Hosseini氏は、TSMCが引き続き優位に立っていると述べています

「私たちの見解では、Samsung Foundryが安定した先端プロセス技術をまだ示していない一方で、IFS（Intel Foundry Services）は競争力のあるソリューションを提供するまでに数年かかるため、TSMCは先端ノードの選択肢として優れています」と彼は述べています

未来への展望

TSMCは、2025年にN2プロセスの生産を開始すると発表しています

TSMCのWei氏は、「N2では、顧客の関心とエンゲージメントが高いことを観察しています。当社の2nm技術は、導入時に業界で最も先進的な半導体技術となり、密度とエネルギー効率の両方で最高となり、当社の技術リーダーシップをさらに未来へと延ばします」と述べています

(Via Phone Arena.)

Appleは今年、TSMCの3nm技術を、iPhone 15 ProおよびiPhone 15 Pro Maxモデルに搭載される可能性が高いA17 Bionicチップに採用するとの見方が有力です

DigiTimesが1月に報じたところによると、Appleは2023年後半に新しいMacBook Airの発売を予定しており、3nmのチップを搭載する可能性があるとのことです、 DigiTimesの見通しが正確であることが判明すれば、おそらく3nm技術に基づくM3チップを搭載した13インチと15インチのMacBook Airの両方が、2023年の後半に発売されることになるでしょう

さらに先のことを考えると、AppleのアナリストであるMing-Chi Kuo氏は、2024年に登場する14インチと16インチのMacBook Proは、TSMCの3nmプロセスで作られたM3 ProとM3 Maxチップを搭載すると考えているようです。

Kuo氏によれば、M3 ProおよびM3 Maxチップを搭載したMacBook Proモデルは、2024年の前半に量産が開始されるとのことです

3nmテクノロジーは、Appleの現行のハイエンドMac miniに搭載されているM2 Proや、最新の14インチと16インチのMacBook Proモデルに使われているM2 ProとM2 Maxなど、5nmプロセスで製造されている現行のチップに比べて、性能と電力効率が向上することになるそうです

DigiTimesの今週の別の報道によれば、TSMCは今年後半に、同社の第1世代の3nm技術であるN3の強化版であるN3Eを商業生産に移行する構えで、Appleはこのプロセスを採用する最初の顧客となる予定だとのことです

(Via MacRumors.)