Apple A17 ProからM3を予想する

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Apple A17 Pro 3nm

Appleは日本時間2023年9月13日、iPhone 15シリーズを発表しました。
このiPhoneに使われているSoCのApple A17 Proから、おそらく次世代Macに使われるだろうM3の性能を予想します。

A17 Proは、Appleが言うところの3nmプロセス(TSMC N3)で製造され、190億トランジスタで、2つのハイパフォーマンスコア、4つの高効率コア、6コアのGPU、16コアのNeural Engineを搭載しています。
2022年に発表されたiPhone 14 Proシリーズに採用されているApple A16 Bionicは、Appleが言うところの4nmプロセス(TSMC N4P)で160億トランジスタです。

apple a17 pro 19 billion

Appleは2022年から、iPhoneのハイエンドシリーズに最先端の半導体製造プロセスで製造されたSocを採用し、下位モデルのiPhoneは1年前のSoCを採用していることがわかります。

半導体の製造プロセスでは2010年代後半からTSMCが半導体製造メーカーの中でも最先端のプロセスを導入していますが、Appleは毎年その最先端プロセスで製造されたSoCを最新のiPhoneに提供できていました。2022年からは出荷するiPhone(年間2億台以上)の全量を最先端プロセスのSoCでは供給できなくなったから、何らかの理由で最先端プロセスで製造されたSocの採用は上位モデルだけの状態になっているようです。

Mac向けのMシリーズは、発表時のiPhoneで採用している最新の製造プロセスで、同じCPU、GPUコアが使われています。
Mシリーズの場合はAシリーズとは違い、毎年最先端プロセスを導入しているわけではありません。

A17 ProA16 BionicA15 BionicM2M1
2023年9月2022年9月2021年9月2022年6月2020年11月
製造プロセスTSMC N3TSMC N4PTSMC N5PTSMC N5PTSMC N5
ダイサイズ(mm2)108?108?108?155?120?
トランジスタ密度(MTr/mm2)176?148?138?129?130?
トランジスタ数190億160億150億200億160億
ハイパフォーマンスコア数22244
高効率コア数44444
GPUコア数655108
Neural Engineコア数1616161616
最大構成時のApple Silicon

仮に、Macの次世代製品が、2024年に発表される場合で考えてみましょう。
iPhone 15 Proと同じTSMC N3や同等プロセスが採用される可能性があります。この場合、CPUやGPUなどもA17 Proと同じコアが採用され、レイトレーシングなどに対応するGPUなど、ゲーム性能もかなり強化される製品になる可能性があります。

仮にA17 Proのトランジスタ密度が、176MTr/mm2だった場合で、ダイサイズがM2と同じ場合は270億トランジスタになります。トランジスタ数は1.4倍なので、CPUやGPU、Nural Engineなどが大幅に増えるかも知れませんが、A16からA17はトランジスタ数の増加に比べて、コア数の増加が少なく、各コアの強化等に増えたトランジスタを使用しているようです。
A17 Proのダイサイズが小さくなっている場合で、トランジスタ密度が220MTr/mm2の場合、M1と同じダイサイズでも265億トランジスタ程度になります。

M3世代は性能は強化しつつ、M2世代よりもバッテリー駆動時間が延びるような事もあり得ます。

2023年末に販売するiPhoneで3nm世代が間に合った状況を考えると、2024年に発売するiPhoneでは一般的に2nmと言われているGAAなどを採用するプロセスへの移行は間に合わないでしょう。早くても2025年、Mシリーズの場合は2026年になるかも知れませんが、その頃にもTSMCが全量Apple向けのSoCを製造しているとも限りません。