第201回 AMDの新アーキテクチャ「Zen」の目指すところ：頭脳放談
AMDが新設計でx86（x64）プロセッサの「Zenアーキテクチャ」を開発したという。Intelのプロセッサに比べて、プロセッサのダイサイズが小さく、コスト的にも有利そうである。これからAMDのプロセッサやGPUが面白くなりそうだ。
「確率が60％」と言われて少し残念に思ったことがある。遠い昔、機械工学を大学で学んでいた時に恩師に言われた言葉だ。機械系のエンジニアが、一生のうちに新規設計を自分で手掛けることができる確率が60％だというのだ。
機械系の場合、設計はその生産ラインに依存することが多い。ところが製造ラインの新設というのは巨額な設備投資が必要なので、数十年に一度のイベントである。そういう機会にうまく立ち合えれば、スクラッチからの新規設計を経験できる。だがそうでない場合は、既存の生産設備の制限の中、既存の設計を改良あるいは変更するような仕事がほとんどだ、ということだった。
その新規設計のチャンスに立ち会えたとしても、新人のペーペー時代に遭遇したのでは、下働きで全体などが見えない。逆に課長にでも昇進していたら管理・監督が主になり、自分で設計する可能性は低い。「エンジニアとして脂の乗った時期にスクラッチからの新規設計ができる確率は60％だ」ということだった。別に統計をとったわけではなく、あくまでもその先生の感覚であったと思われるが。
それに比べたら電子デバイスの変化は速い。新規設計のチャンスはそれほど少なくはない。しかし、いろいろな互換性や何やかやと制約条件の多いプロセッサやマイコン（日本独特の用語だが）といった製品群の設計では、何かの容量とかチャネル数を増減したり、製造プロセスを変更（シュリンク）したり、お客からのリクエストが多かった新機能をちょっと追加したり、といった改良・変更の仕事の方が大多数である。
性能を上げる仕事はまだしもなのだが、コストを下げるために何かを「削る」といった仕事も多い。大事な仕事なのだが、創造性という点では物足らない。やはりスクラッチからの新規設計というのは、数年から10年に一度くらいのある種のイベントなのだ。やりたいと思ってもなかなかチャンスに恵まれない設計者は多いのではないか。
AMDの新規設計アーキテクチャはコスト競争力がありそう？
最近、そういうチャンスを得てスクラッチからの新規設計をできたチームがある。AMDのZen（ゼン）アーキテクチャの設計チームである。スクラッチから設計をやり直したらしい。スクラッチといってもx86（x64）のアーキテクチャの枠内でもあり、今までの知識の集積もある。全部忘れてというわけにはいかないだろう。それにせっかくの知識を「忘れてしまう」というのは新たなリスクを負い過ぎる。
持っている知識ベースの上で、聖域なく見直しをして、過去手を付けるのがためらわれていた部分も新たに設計し直した、という感じではないか。どこの会社の設計もそうだが、過去の歴史的な経緯でそうなっているけれども、今となっては最適ではない、という部分は結構多いのではないだろうか。
でも、「直すとなるとコストも時間も掛かる」ということで、「だましだまし使ってきた」というような部分だ。新規設計ともなれば、たまっていたそんな部分をみんなご破算にして、「こうしたかった」といった胸に秘めていたアイデアを実現できる。そういう思いがたまっていたのであれば、期待してもいいのではないだろうか。
このZenアーキテクチャであるが、実際にはまずは「Ryzen（ライゼン）」という名で製品化されるらしい（2017年3月2日出荷予定。AMDのニュースリリース「Innovation and Competition Return to High-Performance PCs March 2nd with Worldwide AMD Ryzen 7 Availability」）。このところAMDというと、ゲーマーのためのCPUやGPUの会社に特化してしまった感があるので、そういう系統のメディアではいろいろと取り沙汰されているらしい。なのでRyzenの性能については、どうのこうの言わないでおこう。
一番のポイントは、スクラッチからきれいに作り直したゆえに、「Intelよりもプロセッサのダイサイズが小さく、どうもコスト的には競争力がありそうだ」という点だ。同じ性能であればAMDの方がかなり「お求め」やすいという、まぁAMDの昔からのやり方に忠実なところだ。
個人的に注目したいのは、Ryzen系統と同時に進んでいるらしいもう一方の系統「Naples（ナポリ）」というチップの方だ。試作のマザーボードの写真は、既にさまざまなニュースサイトに2016年の夏頃から流れているが、デュアルソケットである。コア数は32個、64スレッドということであるから、Intelのデュアルソケット系のサーバ向けXeonプロセッサの対抗と言ってよいだろう。「AMDがデータセンターのサーバマシンに再度挑む」という感じなのだ。
ゲーム機用ばかりが注目されるAMDだが、プロユースの高性能機に採用されたことがないわけではない。AMDのCPUやGPUを採用したスパコンですら現役で存在する。しかし、いかんせんXeonプロセッサの分厚い製品ラインアップを持っているIntelと比べたら、サーバ機分野でのAMDの存在感は極めて薄かった。
しかしIntelのWebサイトを開いて、Xeonプロセッサの価格を眺めていると、AMDにも巻き返すチャンスがあるのではないか、と思えてくる。日本円にして1個ウン十万円といった価格表を見て、データセンターにはそんなチップが何千、何万と必要になることを考えると、サーバ機向けXeonプロセッサと同等レベルの性能を「お求めやすい」価格で提供できれば、相当な競争力があるように感じられる。
コアのサイズの差は、コアを多数集めるほどコストに効いてくる計算である。デスクトップラインよりも、コア数が必要になるサーバ機ラインの方が差は付きやすいと思うのだが、どうだろうか。
もちろん、購入する側もプロであるから、値段だけで急に切り替えたりしないだろうし、実績も重視する。しかしそれでも、目に見えてコストが下がるのならば検討の俎上には上がるに違いない。ゲーマー御用達からサーバ機攻略という筋は不可能ではないように思える。
AMDの新GPUはディープラーニングがターゲット？
さらに注目すべきは、AMDの新しいGPUアーキテクチャ「Vega（ベガ）」も、必ずしもゲーマー向けだけでもなさそうなことだ。世間的には、GPUといえばNVIDIAばかりが注目されている。それはNVIDIAがディープラーニングの市場をけん引してきた、ということも大きい。特にアナリスト相手には、そうアピールされてきたようだ。
Intelなどは、NVIDIAの牙城を切り崩すべく、買収した子会社の複数にディープラーニング向けの製品を作らせているだけでなく、Xeon系のプロセッサにもディープラーニング向けの機能を取り込むべく躍起になっているくらいだ。
それに対して、NVIDIAと直接対抗できるGPUを持っていながら、AMDはあまり注目されてこなかった。しかし、Vegaアーキテクチャの発表を読んでいくと、ディープラーニング分野で一番もてはやされているNVIDIAのPascal（パスカル）アーキテクチャに対抗し得るような仕様がしっかり盛り込まれていることに気付く。
さらに言えば、NVIDIAは、同じPascal系でもディープラーニング向けの高価なGPGPU製品と、いわゆるグラフィックスカード向けの製品で味付けを変え、「ディープラーニングをやるなら高いやつを買わないと駄目だ」というポジショニングをしているように見える。
これに対し、AMDがVega系で「お求めやすい価格帯でもディープラーニングできます」という戦略を採用することは十分可能なように思える。今後は、サーバ機でもディープラーニング対応が求められている時代だ。現在は、Intel Xeon＋NVIDIA Pascalが人気の組み合わせになっているが、AMDがコスト性能比の好さを最大の武器に、Zen＋Vegaで両者と対抗するというのはあり得ない話でもないと思う。
変化の速い電子デバイス業界に入ったおかげで、新規設計も経験できた。しかしながら、せっかくの新規設計も市場の流れ、競争の中で改良やら修正やら繰り返していくうちにすっかり古びて消えていくのも見てきた。
定期的にスクラッチからやり直して、リフレッシュできれば良いのだが、余力がないと建て増しに建て増しを重ねるような対処方法でしのぐようになり、結局はじり貧となる。今回のAMDの新設計が良い方向に歯車が回るきっかけになることを祈ろう。
筆者紹介
Massa POP Izumida
日本では数少ないx86プロセッサのアーキテクト。某米国半導体メーカーで8bitと16bitの、日本のベンチャー企業でx86互換プロセッサの設計に従事する。その後、出版社の半導体事業部などを経て、現在は某半導体メーカーでヘテロジニアス マルチコアプロセッサを中心とした開発を行っている。
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