2020年、Appleは業界全体から「無謀」と見なされる決断を下した。15年間にわたりMacの基盤となってきたIntel製チップを捨て、自社製のコンピュータ用チップの開発に乗り出したのだ。 業界の歴史において、これまでにあったプロセッサアーキテクチャの移行はどれもリスクが高く、失敗に終わった例も少なくありませんでした。しかし、今回はほぼ順調に進み、わずか1世代のうちに、Apple Siliconはノートパソコンに対する期待を再定義しました。それは、発熱が少なく、静かで、バッテリーが1日持ち、しかも高速であるというものです。 問うべきは「Appleのチップがどれほど高性能か」ではなく、「Appleがどのようにしてそれを実現したか」である。その答えには、複雑な製品を開発するすべての人にとっての教訓が込められているからだ。
奇跡的な発明というわけではなく、垂直統合である
最も誤解されやすいのは、AppleがIntelやAMDが知らない何らかの技術的な秘訣を見出したと考えることだ。実際のところ、Apple Siliconのアイデアの大部分はすでに知られていたものである。 Appleが持ち、純粋な半導体メーカーが持っていないものは、チップ、OS、コンパイラ、さらにはファウンドリとの関係に至るまで、技術スタック全体を統制する権限だ。 これら4つの要素すべてを掌握することで、各社がそれぞれの部分のみを最適化し、全体に対する責任を負う者がいないために、単一の分野のみを手掛ける企業では決して到達できない「接点」を最適化することができるのです。
統合メモリ：コピー工程を省略
従来のコンピュータでは、CPUにはCPU専用のRAMがあり、外付けGPUにはGPU専用のRAMがあります。 CPUが準備したデータをGPUで処理するには、そのデータをあるメモリ領域から別のメモリ領域へ転送経路を介してコピーする必要があります。これには時間と電力が消費され、さまざまな種類の計算が混在するタスクでは、このコピー作業が処理の大部分を占めることもあります。
Apple Siliconは、CPU、GPU、ニューラルプロセッサのすべてが直接アクセスできる単一の共有メモリ領域にすべてを統合しています。データのコピーも、待ち時間もありません。 これは、チップそのものと、それを活用するソフトウェアの両方を設計する場合にのみ実現可能な決定です。さまざまな顧客にチップを個別に販売するメーカーでは、このようなメモリアーキテクチャを強制することはできません。仮想メモリに関する記事と関連して言えば、これは同じ希少なリソースをさらに最適化した層と言えます。
このブレーキシャフトは、ワットあたりの性能が本当に優れている
長年にわたるチップ競争は、最高性能――つまり、限界まで引き出した際の最大数値――という観点で語られてきた。Appleは別の軸で勝利を収めており、その軸を選んだことがまさに賢明だった。それは「1ワットあたりの性能」である。 ノートパソコンやスマートフォンにおいて、ユーザー体験を決定づけるのはピーク性能ではなく、単位電力あたりにどれだけの処理ができるかだ。なぜなら、電力は発熱を決定し、発熱はファンの回転を決定し、この3つがバッテリー駆動時間を決定するからである。 はるかに低い消費電力で同等の性能を発揮するチップを搭載したデバイスは、発熱が少なく、静かで、充電なしで一日中動作し続けることができます。これこそが、ユーザーが日々実感できるものであり、テスト表にだけ現れるピーク数値とは一線を画すものです。
ハードウェアの成功の陰にあるソフトウェアの偉業
プロセッサアーキテクチャの変更とは、Intelチップ向けにコンパイルされた既存のすべてのソフトウェアが、そのマシン語を理解しない種類のチップ上で突然動作することになることを意味します。これこそが、過去の移行が失敗に終わった原因です。ユーザーはアップグレードした後、使い慣れたアプリケーションが動作しないことに気づき、Appleから離れてしまったのです。 Appleは「Rosetta 2」という翻訳レイヤーでこの問題を解決した。これはIntelのコードをAppleのコードに変換するもので、その大部分はインストール時に事前変換され、残りは実行時にオンザフライで変換される。その動作は極めてスムーズで、大多数のユーザーは自分のアプリケーションが翻訳されていることに全く気づかないほどだ。 世界中が称賛するハードウェアの成功は、実際にはほとんど誰にも見られないソフトウェアの偉業の上に成り立っている――そして、そこにも一つの教訓がある。大きな移行の成否は、既存のユーザーに不快感を与えるかどうかにかかっているのだ。
サプライチェーンがもたらした勝利
Appleの設計力以外の要因による優位性については率直に認める必要がある。同社はTSMCの最先端製造プロセスにアクセスできており、TSMCは通常、新世代プロセスの最初の顧客となっているからだ。 より先進的なプロセスで製造されたチップは、電力効率と集積密度において優位性があり、旧プロセスでどれほど巧妙な設計を施しても、これを補うことは難しい。 性能対ワット数における優位性の相当な部分は、より賢い回路設計によるものではなく、サプライチェーンと、生産能力を前もって確保できるだけの十分な資金力に由来している。この要素を無視することは、教訓を誤解することになる。
他社への教訓――そしてその限界
ここでの核心となる教訓は、新たな接点こそが最も重要な最適化ポイントである場合、垂直統合が勝つということだ。価値がチップとOSの接点、あるいはハードウェアとソフトウェアの接点にあるとき、その両端を掌握している企業が優位に立つ。 しかし――そしてこれは、Appleの物語に夢中になる人々が見落としがちな点だが――垂直統合には多くの代償も伴う。それは企業を特定のシステムに縛り付け、複数のメーカーの部品を組み合わせる可能性を大幅に制限し、すべての層を自社で開発するコストを賄うために巨大な規模を必要とする。 それが価値を持つのは、チップを自社設計するための資金力があり、何百もの異なる構成に対応する必要がないほど集中している企業に限られる。大多数の企業にとって、Appleの道を歩むことは賢明ではなく、自殺行為に等しい――サプライヤーロックインに関する記事で論じたように、コントロールには常に二面性があるのだ。
今後の展開を予測する
もし「垂直統合は交差点で勝つ」という論点が正しいとすれば、そこからいくつかのかなり具体的な発展の方向性を予測することができる：
- 大手企業は、自社のワークロードに合わせて自社でチップを開発するようになるだろう。この傾向はすでに始まっており、今後さらに加速する見込みだ。クラウドプロバイダーや大手ソフトウェア企業は、販売目的ではなく、自社のワークロードを最適化するために、サーバーやAI向けの独自のチップを設計している。 そのメリットは、専門メーカーのチップがより高速であるということではなく、そのチップ上で動作するソフトウェアと完全に適合している点にある。
- 統合メモリと「計算種の統合」アーキテクチャは、AIサーバーにも広がっていくでしょう。CPUとアクセラレータ間のデータ転送こそが、大規模モデルのトレーニングと推論におけるボトルネックとなっていますが、その解決策は、AppleがデスクトップPCで採用した方向性に沿うことになるでしょう。
- 業界全体で、競争の焦点はピーク性能から「ワットあたりの性能」へと移行しつつある。電力がデータセンターとモバイルデバイスの双方にとって真の制約要因となる中、Appleが選んだ軸こそが、あらゆる企業が競争を余儀なくされる主要な軸となるだろう――これまでピーク性能の数値だけを誇示してきた企業でさえも例外ではない。
- オープンな命令セットアーキテクチャは、垂直統合では手が届かない領域を徐々に侵食していくでしょう。 誰もがAppleのように自社でスタック全体を構築できるほど巨大な企業というわけではない。残りの企業にとっては、ロイヤリティフリーで、多くの関係者が共同でカスタマイズできるオープンな命令セットアーキテクチャこそが、現実的な道となるだろう――巨大企業には垂直統合を、それ以外のすべての企業にはオープンスタンダードを。
4つの予測に共通する点は、Appleが示しているのは「Appleのようになれ」ということではなく、価値の重心が「個々の部品」から「それらの組み立て方」へと移行しつつあるということだ。垂直統合であれオープンスタンダードであれ、その「組み立て」を掌握した者が、次の段階を形作るだろう。
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