Intel、AMD、Appleを揺るがすエンジニアに会った

彼はおそらくあなたが知らない天才です。それでも、あなたは確かに彼の労働の成果を活用しました。

持っていたらサムスンギャラクシーS4(2013)、ARM に在籍していた当時の Exynos プロセッサの CPU アーキテクチャ (Cortex-15) を開発したのは彼です。

当時のiPhoneをお持ちでしたねiPhone5S(2013)からXR（2018年）？ CPU: また彼だった。

あなたは自分で買ったM1チップを搭載したMacBook?繰り返しになりますが、CPU には Gerard Williams III という名前が付けられました。

彼が特に好まない接尾語です。これにより空港で問題が発生することがあります」と、現在クアルコムで CPU 開発を担当している 50 歳の彼は説明します。組織の「凶器」の一人である男。

本質的な質問

Apple を辞めて Nuvia を設立した後、優れた CPU ロードマップを Apple に残したわけではありませんが、慎重な彼は、その言葉に確信を持ってこう言いました。彼が共同設立した会社はモバイルチップ大手クアルコムに買収される。後者は、自分自身と Nuvia のテクノロジーの中に、PC チップの世界での賭けに (ついに!) 成功する聖杯があると考えました。

クアルコムの大きな年次カンファレンスであるSnapdragon Summitの開催中に、私たちはその男に会う機会がありました。

同社がバージョン 2 を発表したカンファレンスOryon CPUコア。初代と比べて驚くべき進化を見せる心臓。

そこで私たちは彼に尋ねることから始めました本質的な質問: 彼と彼のチームは、そのパワーと効率性で既に知られている CPU コアから 40% 以上のパフォーマンスをどのように引き出したのでしょうか?

«プロセッサを開発するときは、やるべきことと改善すべきことの長いリストを作成し、時間内にできることを達成します。すべてを達成することはできません。選択をしなければなりません。オリオンに関しては、リストにはまだたくさんのことが残っていた」とジェラルド・ウィリアムズ氏は、クアルコムの PC チップ、Snapdragon X Elite および Snapdragon X Plus に搭載された最初の Oryon コアについて言及しながら説明します。

«Oryon コアのこの新しいバージョンでは、最初のバージョンからのフィードバックも活用しました。そして、マイクロアーキテクチャ、周波数の増加だけでなく、エネルギー消費も改善しました。これも今回の新バージョンの重要なポイントでした» とチーフエンジニアは言います。

このコアはスマートフォン SoC に統合する必要があるため、「lCPU コアは、最高のパフォーマンス/ワット比を提供するためにさらに最適化されました。»。

科学記事をむさぼり食う人

ジェラルド・ウィリアムズは研究室の秘密裏にチームを同行している。チームはその有効性の根源にある部分があります。」私たちは皆、長い間お互いのことをよく知っています》と彼は説明する。

«私たちは自分たちの強みと弱みを知っています。そして何よりも、私たちは意図的に人数を減らしています。私は大規模なチームを持つ他の会社で働いたことがあり、これが潜在する落とし穴を見てきました。»

まったく驚くべきことに、そのチームは純粋なデザインに限定するどころか、自らの手を汚してしまうのです。「シミュレーションの最初の段階から、チームはソフトウェアがどのように動作するかを理解するためにベンチマークを使用してパフォーマンスを測定することに多くの時間を費やします。» とジェラルド・ウィリアムズは語った。

ジェラルド・ウィリアムズは、この頼りになるサポートに加えて、科学出版物にも貪欲です。 「あらゆる分野で最先端を行くために、私はできる限りあらゆるものを読みます。 CPU 設計が得意であるだけでは十分ではなく、トランジスタの性質を完全に理解し、明らかにマイクロアーキテクチャをマスターする必要があります。しかし、製造プロセス、電磁現象、ソフトウェア、つまりコードがチップ内でどのように循環するか、コンパイラがどのように動作するかなどを理解する必要もあります。。 »

それを追加すると「すべての設計チームは同じファブ（生産工場、編集者注）と同じ制約を扱います。チップの金属層の数が有限であっても、同じ 60 ビット セルであっても、同じライブラリであっても。このゲームは、私が説明したすべての側面を理解し、エネルギー消費を最小限に抑えながら高レベルの並列処理で動作するユニットを設計することです。»、トランジスタのマスターに関するものです。

経験の重み

ジェラルド・ウィリアムズは ARM と Apple で働いていましたが、何よりも、非常に小さなチップでワットあたりの最高のパフォーマンスを求めて、最大限に最適化された環境で進化しました。

«読書のほかに、ミリワットをジャグリングする長年の経験があります。このような制約がある場合、私たちは最高の心臓を設計するためにグローバルなアプローチをとらざるを得ません。。 »

そして彼はさらにこう言います。「もちろん、物理コンポーネントなどのチップの設計要素について話しています。しかし、一方ではハードウェア環境も考慮する必要があります。DRAM、インターコネクトについても考慮する必要があります。(コンポーネントがデータを交換する回路、編集者注)、補助 PMIC(他のチップの電流を調整するコンポーネント、編集者注)、など。つまり、プロセッサと対話する他のすべてのコンポーネントに対してです。一方で、用途についても考えなければなりません。つまり、ターゲット ソフトウェアのニーズ、ソフトウェアのコンパイル方法、およびチップの使用方法です。»。

このグローバルなアプローチは、目がくらむほどの複雑さであるため、クアルコムは第 2 世代の Oryon CPU を提供することができました。

クアルコムが公言する非常に有望な CPU コアは、モバイル コアだけでなく、PC や自動車のコアの支配も保証します。 PC に動力を供給し始めた CPU コアの信じられない運命!

オリオン2、何でもやる心

「確かに、3 つの製品ラインに統合される CPU コアを設計できたことは本当に素晴らしいことです」»、ジェラルド・ウィリアムズを歓迎します。

第一世代の Oryon がラップトップ PC に限定された後、これらのコアのリビジョン 2 (Prime および Performance) は、スナップドラゴン 8 エリートそしてSnapdragon Ride EliteとCockpit Eliteです。後継機に統合される前スナップドラゴン X エリートそれは来年発表されるはずです。

CPU コアのこの多用途性には歴史があります。 「クアルコムに到着して最初の数日または数週間から（2021年初頭、編集者注）とすぐに言いました。»私たちはそれをモバイルに適応させるつもりです。」すべてが非常に順調に進んでいたため、経営陣はこれらのコアを車載用チップにも統合する必要があると言いました。」とジェラルド・ウィリアムズは回想する。

«私は言いました»おい、落ち着けよ！ 」と思っていましたが、ダイナミックな動きは進行中です！そしてほぼ瞬時に、チームは、日々自動車用チップに関する情報を消化しなければならないことに気づきました。»、関連します。 «まさに文字通りのレースでした！クアルコムの自動車チームからデータを取得し、数週間でその情報を統合しました», エンジニアが解説します。

同じデザインだけど全部違う

«CPUコアの動作自体はスマホでも車でも変わりません。実行される計算に関連して一部の要素が異なる場合がありますが、基本的な設計の観点からは例外的なものはありません。膨大な作業の残りの部分です。プロセス ノードが異なり、ターゲットの物理的特性も異なり、メモリの一貫性も異なります。» と彼は付け加えた。

実際、スマートフォンのチップは標準温度条件下で動作する必要があり、アプリケーションがクラッシュする可能性があっても世界が終わるわけではありませんが、自動車の世界はそれとは異なります。

自動車の本当の課題: 認証

製造ノード、つまり彫刻プロセスでは、太陽の下で -30°C と 50°C の両方で動作できるチップを製造する必要があります。そして運転アプリケーションのわずかな中断、ましてやクラッシュなどはまったく問題外です。

したがって、CPU コアとその構成を (SoC の残りの部分について話すことなく) 設計することは、決して簡単ではありません。そしてこの作業が終わっても…まだ仕事はあります！

«結局のところ、車載バージョンの CPU の設計で最も重要で時間のかかる部分は認証でした。マイクロアーキテクチャ、コアの品質、物理設計などを検証し、文書化する必要がありました。認証チームに膨大なレポートを提出しました。 »

オリオン 3、同様にクレイジーなゴール!

チップが発表されると、アーキテクチャのさまざまな層を担当するチームが、発表された製品に関する私たちの質問に明らかに答えます。しかし、彼らの心はすでに次のことを考えています。

すでに驚異的な 2 世代の CPU コアに続くものは何でしょうか?チームは今後も長期にわたって30～40％の利益を確保できるだろうか？

«これが私たちが成功することだとは言えませんが、はい、それが目標です» と、いたずらっぽいエンジニアは保証します。そのような目標は達成可能ですか？ムーアの法則死んだはずなのか？

«CPUの世界は成熟した分野なので非常に厳しいです。数十％を稼ぐのは非常に難しい。私の全体的なアプローチは、マイクロアーキテクチャの改善だけでなく、多くの要素にも基づいています。ただし、製造、材料、メモリなど、あらゆる分野で進歩があります。そして、私がずっと前に考えた、まだ解決策を見つけていないアイデアがまだあります。ただし、状況に応じて適切な記事を読むだけで自然に解決できる場合もあります。»。

そして、ジェラルド・ウィリアムズが正しいアイデアを見つけたときの競争にも注目してください…