組み込み向け半導体最新動向:x86プロセッサ(3)
やっぱりAtom? それとも……ポストNetbook時代の覇権争い
Netbookの勢いが止まらない。その要因には「Intel Atom」などの低消費電力/低価格なCPUの存在がある。Intelとx86互換ベンダーとの組み込み分野での攻防は、今後どうなるのだろうか?
2008年3月、米Intelが新プロセッサAtomの発表会で提唱した「Netbook」。Netbookは「インターネットの利用に特化した低価格の携帯端末」と定義されており、呼称は異なるが「UMPC(Ultra Mobile PC)」や「ミニノートPC」なども同様のジャンルといえる。
調査会社IDC Japanが2009年2月に発表した「2008年第4四半期国内PC市場速報」によると、Netbookを含めた低価格PCの販売台数は40万台(前年同期比24.7%増)を超え、国内のPC市場をけん引しているという。
Netbookが低価格を実現した要因には、低消費電力かつ低価格なCPUの存在がある。NetbookにはIntelのAtomやVIA Technologies(以下、VIA)の「VIA Nano」などx86系プロセッサが多く搭載されている。
前回「Intelとx86互換ベンダーとの『追いかけっこ』はいつまで続くのか?」では、組み込み市場でのx86ベンダーの攻防において、単に高性能の製品を供給することだけが市場で生き残る戦略ではないと解説した。
今回は、Netbookにも搭載されている低消費電力/低価格なCPUの誕生から、x86ベンダー各社の同市場における現状と今後の展開を考察する。
低消費電力化への流れは、性能競争の反動?
低消費電力CPUの開発には「行き過ぎた性能競争の反動」とも取れるいきさつがある。まずはこの点について、2000年以降の主要なx86プロセッサベンダーの製品ラインアップを交えて解説していく。
AMDは2000年、従来のK6世代の頭打ちになった性能を解決するために、K7コア製品ファミリー「Athlon」を発表した。Athlonは、Intelの「Katmai/Coppermine」と同時期に発表され、発表当初はモジュール型のCPUカートリッジで供給されていた。同一の周波数ならばPentium II/IIIを上回る性能を出した。
一方、IntelはAthlonに対抗して、メインストリームのPC向けに「Pentium 4」を2000年に投入する。Pentium 4は、同一周波数での性能はPentium IIIより落ちるが、Pentium IIIの2倍の動作周波数で動作する“高回転型エンジンのようなアーキテクチャ”を採用した。同社はこのアーキテクチャを維持しながらプロセスの微細化を進めたが、消費電力の非常に大きい製品になってしまう。
その結果、同社はPentium 4の第3世代「Prescott」に続いて投入する予定だった第4世代「Tejas」コアをキャンセルする。Intelは後継製品が完成するまで、2つのCPUダイをMCM(マルチチップモジュール)で1つのパッケージに収めた「Pentium D」を投入して急場をしのぐことになる。
AMDは、K7コアの微細化・高速化をさらに進めていたが、Pentium 4が最大で3.8GHzまで動作周波数を引き上げたのに対し、K7では2.2GHzまで引き上げるのが限界だった。これを受け、AMDは「K8」世代と呼ばれるコアを2003年に開発する。
K8はメモリコントローラーをオンチップで搭載し、x86命令の64ビット拡張を施し、プロセスにはSOI(Silicon on Insulator)を採用した。同社は、このSOIのプロセス成熟にトラブルを抱えてしまうが、Intelと異なり、1つのダイに2つのCPUコアが搭載された“ネイティブのデュアルコア製品”をPentium Dに遅れることなく投入するなどして、性能競争に踏みとどまる。
ただ、こうした競争はPCの性能を大幅に引き上げることには貢献したが、CPU単体での消費電力が従来のシステム全体の消費電力を超えるような製品が登場したため、電力供給や放熱の面を配慮する必要が出てきた。
その結果、電源ユニットベンダーは、より大きな電力を供給する製品を開発するようになり、またIntelやAMDなどのベンダーは、より効果的な熱設計モデルの構築を目指した。こうして熱設計の技術が大幅に進歩し、巡り巡って組み込み向けの低消費電力CPUの開発へとつながった。
しかし、各社がすぐに組み込み向けに低消費電力CPU製品を投入することはなかった。最初に動きを見せたのは、やはりIntelだった。
低消費電力/低価格化への取り組み
Intelはまず、Pentium IIIをベースにメモリコントローラーやグラフィックスまで統合した、低価格向けのプロセッサ「Timna」を開発した。しかし、このプロセッサは高速動作時のメモリに問題が出てしまい、最終的には採用されずに終わってしまう。
その後、Timnaを設計したIntelイスラエルのデザインセンターが、Mobile Pentium IIIをベースに全面的に内部構造を見直した低消費電力プロセッサが、開発コードネーム「Banias」と呼ばれた「Pentium M」である。
Pentium Mは、消費電力をノートPCでの使用にも耐え得るレベルに抑え、ピーク時の性能こそPentium 4には及ばなかったが、アベレージ性能については遜色なかった。そのため、ノートPCだけでなく、省スペースPCにも採用されるようになる。
同社はPentium 4の製品ラインを維持する一方で、Pentium Mをデュアルコア化した「Core Duo」を発表する。次に、Core Duoの内部構造を強化した「Core 2 Duo」ファミリーを投入してメインストリームの置き換えを図った。
Core 2 DuoはAMDのK8ファミリー以上の性能を発揮し、Pentium 4時代に奪われた市場シェアを取り返すことに成功する。同社はさらに、「Quad Core」プロセッサを投入し、パフォーマンスリーダーの座に久々に返り咲いた。
また、組み込み向けには、消費電力が少なくかつ低価格という理由で、Core 2 Duoをベースにした「Celeron」や「Pentium DualCore」といった製品の採用例が増えた。この世代になると、モバイル向けとデスクトップ向けともに同一のアーキテクチャを採用しているため、純粋に消費電力や価格、性能などが違うだけになった。
これに続きIntelは開発コードネーム「Nehalem」こと「Core i7」を2008年に発表する。Core i7は、CPUコアはCore 2 Duoをベースとしているが、もっぱらサーバ分野での性能向上にアーキテクチャの主眼は置かれている。同社はCore 2のラインアップを併売し続けることにしたようで、Core i7ベースのモバイル向け製品は当面出てきそうにない。
またIntelは、組み込み向けの製品のラインアップをもう1つ増やしている。同社は2003年、Pentium Mの後継製品である「Dothan」をベースとした、消費電力が3ワットの製品を「LPIA(Low Power Intel Architecture)」としてラインアップした。このLPIA向けに、完全にスクラッチからアーキテクチャを設計したのが、開発コードネーム「Silverthorne」ことAtomである。
Atomは、台湾ASUSTeK Computerの「Eee PC」や台湾Acerの「Aspire one」など、主要なNetbook製品に搭載されている。
組み込み分野におけるAMDのスタンス
AMDは「x86 Everywhere」という標語を掲げて、PC向けのみならず組み込み向けにもx86プロセッサの積極的な導入を図った。その第一弾として、米National SemiconductorからGeode製品を開発部隊ごと買収し、同社の製品を「AMD Geode」の名前で販売した。
また、既存のMediaGX/Geode GX1を「AMD Geode GX1」として市場へ提供するとともに、開発中だったGeode GX2を「AMD Geode GX」の名称で発売した。さらにGeode GX2コアにL2キャッシュを集約した「Geode LX」、K7コアの低消費電力選別版「Geode NX」を発売する。
しかし、Geode製品の開発部隊を2007年に売却してしまうなどの不可解な動きを見せている。2009年現在、Geode NXとGeode LXの製品ラインは残されているものの、Geode GXシリーズについてもほとんどの製品がメンテナンスモードに入っており、事実上この市場からまたもや撤退するという雰囲気である。
また、同社は2002年、MIPS32ベースのSoCを製造していたAlchemy Semiconductorを買収して製品ラインアップに加えた。この買収は、x86に加えてARMをベースにした「StrongARM」や「XScale」を製造・販売していたIntelへの対抗策だと考えられるが、この点からもAMDの組み込み市場に対する迷走ぶりが見て取れる。
同社の組み込み分野での展開としては、「Athlon 64 X2」や、そのノートPC向け製品「Turion」シリーズが多く用いられ、たまに低電圧版の「Opteron」を見かけるといった風情である。AMDの姿勢は「組み込み機器でも使える製品を提供する」以上のものではないようだ。
同社としては、今は組み込み分野まで手が回らないようで、「まずはサーバ/PC分野での市場シェア拡大と黒字への転換をもくろんでいる」ということなのだろう。同社の現在の最重点課題は、サーバとハイエンドデスクトップ向けの6コア製品「Istanbul」の開発を進めることにあるようだ。
ただ、AMDにとっても近年のNetbook市場の盛り上がりは無視できないため、既存のAthlon 64やAthlon 64 X2コアを流用する形で「Athlon Neo」という製品を発表している。
独自の路線を突き進むVIA
VIAは2000年に発表した「VIA Cyrix III」に続き、VIA C3の名前でコアを少しずつ性能アップさせながら販売を継続してきた。また、VIAは2001年、独自にMini-ITXと呼ばれるフォームファクタを制定し、このフォームファクタを採用したプラットフォームを「VIA Eden」(以下、Eden)として発売した。
Edenは、メモリとストレージを追加するだけで柔軟に構成をカスタマイズでき、組み込み向けに幅広く採用された。ボードサイズが縦、横ともに170ミリと小さく、これまでPC向けのマザーボードでは入らないような機器にも採用できる点が大きかった。また、システム全体の消費電力も低く、この点も構成の柔軟性を高めるのに役立った。
このEdenは、x86製品開発のハードルを下げたという意味では画期的な製品であったといえる。また、同社がEdenをほかのベンダーよりも安価に提供したことも、幅広く採用された理由であった。
Edenは発売当初、汎用製品における採用がほとんどだったが、売れ行きが良くなるに伴い、さまざまな特定用途向け製品に搭載されていった。例えば、液晶ディスプレー向けの液晶コントローラーやMPEGデコーダ、STB向けのTVチューナー、制御機器やNAS向けのネットワークポートとストレージコントローラーなどに搭載された。Edenを採用したベンダーは、ボードを購入してハードウェアを構成し、後は筐体とソフトウェアに専念すれば済むことになる。
また、VIAはマザーボード規格「Mini-ITX」に引き続き、「Nano-ITX」や「Pico-ITX」といった、より小さなフォームファクタを次々に制定し、製品展開を行った。その一方で、Mini-ITXを強化した「Mini-ITX2」を発表するなど、プラットフォームを軸とした製品展開に自信を深めていく。同社は2007年、従来のチップセットビジネスからこのプラットフォームビジネスに事業の主軸を移すことを明らかにしている。
このビジネスを支えているのが同社のCPU製品だ。P6バス互換から独自バスに転換した「VIA C7」に続き、2008年にはVIA nanoを発表した。同社は組み込み市場において、PC向けメインストリームとは違う尺度でゆっくりと性能強化を進めている。
ポストNetbook時代をリードするのはどのベンダーか?
Atomでシェア拡大を目指すIntel
Intelは、従来のPC向けだけではこれ以上成長が望めないとして、組み込み向けにもっと注力する必要があると感じているようだ。Netbook市場の盛況を受け、Atomやこれに続くコア製品「Pine Trail」をその武器と位置付けて、組み込み機器向けに幅広く採用することを明らかにしている。
Intelの強みは、同社が提供するチップをベースに、外部のファウンダリと連携して、需要に合わせて柔軟に生産できる点だ。ボードやチップセットを含めて、新旧世代の製品を問わず柔軟に設定できる半面、パートナー企業任せとなってしまうこともある。組み込み分野では、その点がネックとなる領域も存在する。組み込み機器では、ミッションクリティカルなシステムの構築を要求されることがあるからだ。この領域において、自社で責任を持って製品を提供している、ほかの組み込み向けCPUベンダーにIntelが対抗できるかどうかは、非常に疑問だ。
また、Intelはリスク軽減の意味で「PC向け製品でリプレースできる範囲内に事業をとどめる」ことをモットーとしているようにも思える。
進んで前には出ようとしないAMD
「PC市場でのライバルであるAMDは?」というとさらに怪しい。
同社のAthlon Neoは、構造的には単なる低電圧動作の選別品であるが、低消費電力で動作することとチップセットが既存のものと互換性があることから、Athlon 64ベースで構築された製品への載せ換えアプローチも可能だ。しかし、AMDの発表を見る限りでは、Intelよりも熱意を持って市場を開拓するといった意気込みは感じられない。
Atomの対抗馬VIA Nano
当面Atomの対抗馬となるのは、VIA Nanoであろう。
VIA自身もAtomへの対抗心は非常に強いようだ。同社によると、性能テストの結果、プラットフォーム全体の消費電力はほぼ同等で、性能はVIA Nanoの方が高いという。実際、この結果はおおむね正しいといえる。しかし、Atomの場合、その電力消費の多くはチップセットが占めており、より省電力なチップセットを使えば小さく収まることになるので、一概に両者の優劣を付けるのは難しい。
同社はどこを目指すべきなのか?
例えば、Intelが掲げる「Next 10 Billion(※)」のレベルまでの市場シェアを獲得することは難しいだろう。しかし、一定のシェアを保ちながら売り上げを伸ばし続けることは十分に可能である。
※ Intelは、AtomをベースとしたMID(Mobile Internet Device)や組み込み機器は全部で10億個の市場があると主張している。
VIAの後方には、DMP Electronicsの「Vortex86」シリーズが控えている。Vortex86は、もともとRiSE Technologyが1998年に発表した「iDragon mP6」をベースとしたSoCである。競争の激しい組み込み分野で生き残った同製品シリーズも忘れてはならない。
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