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最近、デスクトップおよびノートブックプロセッサの市場はかなり限られ、予測可能になっていると言えますが、携帯電話およびタブレット用のアプリケーションプロセッサの市場は、非常に活気のある市場であり、多くの競合他社がいます。 これらのプロセッサは非常に急速に動いており、昨年の大きな新機能であるクアッドコアアプリケーションプロセッサが今年一般的になりました。
私は、プロセッサが今後どこに向かっているのか、そして今後1年間でどのように進化するのかを追ってきました。 次のいくつかの投稿では、特定のプロセッサについて書きますが、チップに入るコンポーネントを見てみましょう。
基本的な構成要素
すべてのモバイルプロセッサには、CPUコアとグラフィックコアの両方が含まれています。 ほとんどには、モバイルネットワークに接続するための接続機能やベースバンドハードウェアが含まれています。 （それでも、通常、電話には接続用に別のRFチップが必要です。さらに、Wi-FiやBluetoothなどのもの用に別の接続チップが必要です。）
モバイル空間で非常に多くの競争がある理由の1つは、ARMホールディングス自体が設計するコアを使用するか、または「建築ライセンス」、特にモバイル分野のQualcomm（その「Krait」コアを含む）とAppleを含みます。
もちろん、競合するアーキテクチャがあります。 インテルはデスクトップおよびノートブックで非常に人気のあるx86アーキテクチャをプッシュしようとしています。イマジネーションテクノロジーズは最近買収したMIPSアーキテクチャも備えています（詳細は後ほど）。 それでも、ARMはモバイルCPUコアの市場を本当に支配しています。
グラフィックはやや多様です。 グラフィックスIPの最も有名なサードパーティプロバイダーはImagination Technologiesです。 Power VRファミリは、IntelやAppleのプロセッサなど、さまざまなプロセッサで使用されています。 ARMはMaliファミリのグラフィックコアと競合しており、多くのチップメーカーがAdrenoグラフィックを備えたQualcommやGeForceグラフィックを備えたNvidiaなど、独自のグラフィックを作成しています。
どこでもARMコア
ARMは実際に、あらゆる種類のデバイスで使用される小さな小さなコアから、モバイルプロセッサで一般的に見られるCortexシリーズに至るまで、さまざまなコアを多数製造しています。 ここでも、Cortex-A9（今日のほとんどの携帯電話で使用されている）から、より強力な新しいCortex-A15および小型で電力効率の高いCortex-A7まで、さまざまな選択肢があります。
Cortex-A9は、過去数年間、ほとんどのサードパーティアプリケーションコアの中心でしたが、今年はアプリケーションプロセッサメーカーの多くが新しい設計に移行しています。 多くは、より高いパフォーマンスを実現するために設計されたCortex-A15および/または消費電力を抑えるように設計されたCortex-A7に基づいています。 A15には40ビットの物理アドレス空間がありますが、個々のスレッドは32ビットにしかアクセスできず、より強力な新しいアーキテクチャを提供します。 Broadcom、Nvidia、Samsung、ST-Ericsson、およびTexas Instrumentsはすべて、このコアを使用するプロセッサの計画を発表しています。
Cortex-A7は、Cortex-A9よりも消費電力が大幅に少なく、かなり小さいように設計されているため、興味深いものです。 上記のチャートでわかるように、Cortex-A7の28nm実装は小さく（0.5平方ミリメートル未満）、40nm Cortex-A9の約3分の1の電力しか使用できません。 実装によって多少異なりますが、一般に、各A7コアは100ミリワット未満の電力を使用することが予想されます。これに対して、A9のピークは200〜300ミリワット、A15のピークは最大500ミリワットです。
しかし、ARMの最大の推進力は、A7とA15を組み合わせたbig.LITTLEアーキテクチャと呼ばれるものです。 このような設計では、チップは各アーキテクチャに複数のコアを持つことができ、低電力コアはほとんどの時間実行され、チップは追加のパフォーマンスが必要な場合、おそらく内部で複雑な計算を実行しながら高電力コアに切り替えますゲーム、またはWebページの複雑なJavaScriptさえも。
結合アーキテクチャの現在発表されているライセンシーには、CSR、富士通、MediaTek、Renesas Mobile、Samsung Electronicsが含まれます。 この最初の発表は、サムスンのExynos 5 Octaでしたが、ルネサスなどの他のベンダーは遅れをとっているようです。 ショーで、ARMはbig.LITTLEの組み合わせがいかにエネルギーを節約できるかを示しました。
A15とA7の後にはCortex-A57とA53が続き、これもまたbig.LITTLEスキームに参加します。ほとんどの場合、低電力のA53が実行されますが、A57はより多くの電力が必要なときに使用できます。 どちらも64ビット対応のプロセッサですが、最初はほとんどの状況で32ビットプロセッサの制限である4 GB以上に対応できない32ビットオペレーティングシステムで実行されます。 （これらのコアは、より大きなメモリが必要なサーバー市場向けのプロセッサにも使用されます。）
しかし、私たちはただ一つのアプローチを見ているだけではありません。 すべてのプロセッサベンダーは、ハイエンドプロセッサに対して異なるアプローチを持っているようです。 サムスンとルネサスは、4つのA15と4つのA7を提供しています。 Nvidiaは、4つのフルパワーA15と低電力コアを推進しています。 MediaTekなどは、4つのA7を使用しています。 ST-EricssonはA9コアを推進していますが、より高速です。
そして、「建築ライセンス」を持っている会社があります。 これらにより、企業は基本的に独自の機能を備えたコアを作成できますが、ARMアーキテクチャとの互換性は維持されます。 そのアーキテクチャ（事実上、命令セット）には複数のバリエーションがあり、A9、A7、およびA15はすべてARMv7と呼ばれるものを使用しています。 今後のA53およびA57は、ARMv8として知られる64ビットコンピューティングをサポートする新しいバリエーションを使用します。
多くの企業が建築ライセンスを持っています。 おそらく最もよく知られているのはQualcommで、現在のプロセッサのほとんどで「Krait」コアを使用しています（ただし、ローエンドでA7を使用しています）。 KraitはARMv7互換のコアです。 Marvellは、Armadaプロセッサシリーズで独自のコアを設計しています。 Appleはプロセッサの詳細をほとんど公開していませんが、iPhoneおよびiPad用のA6およびA6Xプロセッサ用に独自のコアを設計したと考えられています。 ARMv8と互換性のある最初のプロセッサコアは、AppliedMicro X-Geneなどのサーバーチップに搭載される可能性がありますが、ARM互換のコアを製造する他の多くの企業がそれに追随する可能性があります。 たとえば、Nvidiaは2015年にリリース予定のモバイルプロセッサ向けに「Project Denver」という独自のコアを作成する計画を発表しています。
x86およびMIPSの代替
ARMアーキテクチャは携帯電話とタブレットを支配しますが、代替手段があります。 インテルは最近、一連の製品と、モバイルデバイスを対象としたAtomファミリのロードマップで、最も騒々しくしています。 同社は、1月にCESでZ2420（コードネームLexington）と呼ばれるスマートフォン市場のローエンド向けの新しいプロセッサを披露し、Mobile World Congressでデュアルコア/フォースレッドAtom Z2580、最大2GHzで実行。
同社はしばらく前からAtomベースの携帯電話を公開してきましたが、このような携帯電話が実際に市場に出回ったのはこの1年だけです。 Intelは、20か国以上でAtomチップをベースにした10種類の携帯電話の設計があり、モーションブラーなしのHDRカメラサポートなどの機能を売り込んでいると言います。 Intelの現在のAtomプロセッサは32nmテクノロジで作られていますが、同社は年内にCoreプロセッサで使用する22nm FinFETテクノロジに移行する計画です。 もちろん、Intelは長い間ノートブックセグメントを支配しており、今年もAtomおよびCoreベースのタブレットとコンバーチブルである程度の進歩を遂げました。 次の投稿では、個々のプロセッサベンダーに連絡するときに詳細を説明します。
Intelのx86プロセッサにおける従来のライバルであるAMDもMobile World Congressに参加しており、Windowsタブレットおよびハイブリッド向けの今後のプロセッサであるTemashを紹介しました。 これはデュアルコアとクアッドコアの両方のバージョンで利用でき、AMDは既存のClover Trailプラットフォームよりも優れたパフォーマンスのデモを見せていました。 これは2013年前半にリリースされる予定です。AMDにはまだ電話プラットフォームがありません。
モバイルデバイスで見た他のCPUアーキテクチャは、MIPSから来ています。MIPSは、最近Imagination Technologiesに買収されました。 MIPSは、アプリケーションプロセッサ向けのPro-Aptivシリーズを含む、Aptivプロセッサコアファミリで3つのレベルを提供します。 イマジネーションの関係者は、MIPSは20年間64ビットコアを販売しており、今後4〜5年間でCPUコアの25％を出荷するという目標を掲げていると述べています。 現時点では、MIPSプロセッサの大部分はネットワーク、インフラストラクチャ、セットトップボックスなどの市場に参入していますが、Ingenicはモバイルデバイス用のプロセッサを製造しており、同社はその分野により重点を置く予定です。 MIPSは最近、V5と呼ばれる新しいバージョンのアーキテクチャを発表し、今年後半に最初のチップが登場する予定です。
グラフィックス：驚くべき競争
ARMがモバイルアプリケーションコアで優位を占める場合、イマジネーションテクノロジーはモバイルグラフィックコアで優位を占めていますが、競争の激化に直面しています。
現在のイマジネーションは、OpenGL ES 3.0機能を有効にするいくつかの機能を追加する5XT拡張機能を含む、PowerVRシリーズ5によって主に表されています。 今日のハイエンドはSGX 544MP4です。「4」はグラフィックコアの数を示します。 Apple、Intel、MediaTek、ST-Ericsson、Ingenic、Allwinner、Texas Instrumentsなど、多くの企業がイマジネーショングラフィックスをサポートしています。 Appleは一般にそれを確認していませんが、現在のiPadのA6XプロセッサにはクアッドコアPowerVR SGX 554MP4グラフィックがあります。 （イマジネーションはMobile World Congressのブースでこれを披露しました。）同社は後に、Samsung Exynos 5410 Octaもこれらのグラフィックを使用していることを確認しました。
同社は今後、DirectX 10およびOpen GL ES 3.0をネイティブにサポートするPowerVRシリーズ6を推進しています。 これは、G6100からトップエンド6630までの1〜6個のグラフィッククラスターで提供されます。イマジネーションは、VR6グラフィックの10のライセンシーを持っていると言います。
イマジネーションは、PowerVRビデオコアの形式で、ビデオのデコードとエンコードを含む個別のグラフィック機能も推進しています。 同社によると、ライセンシーはこれらのコアを5億個以上出荷しています。
ライセンス供与可能なグラフィックスの中で、イマジネーションの最大の競争相手はARMであり、Mali GPU（グラフィックスプロセッシングユニット）コアを提供しています。 ARMは、現在75のライセンシーを所有しており、2013年には2億4000万のプロセッサがこのテクノロジーとともに出荷されると予想しています。特に、GPUコンピューティング、計算写真、顔検出、リアルタイムのゲーム。
Maliファミリーには、主に大衆市場のスマートフォンを対象としたMali-400ファミリーと-450ファミリー、さらにハイエンド向けのMali-T600ファミリーなど、いくつかの段階があります。
Maliコアを使用している企業には、Samsung Electronics、Leadcore、MediaTek、Spreadtrum、ST-Ericsson、AllWinner、およびRockchipがあります。 イマジネーションリストと一部重複していることに気付いたのは、一部の企業が異なるプロセッサで異なるグラフィックを使用しているためです。
しかし、ライセンス可能なグラフィックコアの最大の競争相手は、多くのアプリケーションプロセッサメーカーが組み込んでいる独自のグラフィックでしょう。 クアルコムはおそらく最も成功しており、SnapdragonファミリのプロセッサでAdrenoグラフィックを広範囲に使用しています。 また、チップの対象となる市場に応じて、さまざまなフレーバーがあります。 Nvidiaはおそらく、グラフィックスを差別化要因として使用することで最も力を発揮し、GeForceグラフィックスと、PCゲームの伝統をどのようにしてモバイルプロセッサに適用したかについて話します。 Broadcomには、VideoCoreとして知られる独自のマルチメディアテクノロジーもあります。
次の投稿では、特定のチップベンダーについて詳しく説明します。
