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Intel,「Broadwell-U」ことノートPC向け第5世代Coreプロセッサ14製品を発表
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印刷2015/01/06 00:00

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Intel,「Broadwell-U」ことノートPC向け第5世代Coreプロセッサ14製品を発表

第5世代Coreプロセッサの発表スケジュール表。今回発表された製品はすべてモバイル向けだが,2015年中頃にはデスクトップ向けも登場する予定とされている
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)
 北米時間2015年1月5日7:00,Intelは,開発コードネーム「Broadwell-U」(ブロードウェルU)ことノートPC向け第5世代Coreプロセッサ計14製品を発表した。4.5WというTDP(Thermal Design Power,熱設計消費電力)で話題を集めた「Core M」に続く「Broadwell」マイクロアーキテクチャ第2弾は,28Wまたは15WのTDPが設定された,一般的なノートPCおよび液晶ディスプレイ一体型デスクトップPC向けモデルとなる。

 Core i7・i5・i3の名を冠したTDP 28&15W版第5世代Coreプロセッサを搭載するノートPCの出荷は1月中にも始まる予定とのこと。北米時間1月6日に開幕となる,北米最大の家電見本市「2015 International CES」(以下,CES 2015)でも,ゲーマー向けノートPCを含め,多数の搭載製品が発表されることだろう。
 本稿では,そんな新型プロセッサの概要をまとめてみたい。


14nm台のプロセス技術を用いて製造される

Broadwell世代の第2弾CPU


Broadwell世代の第1弾となったCore Mプロセッサ(写真中央)
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)
 14nmプロセスで製造されるBroadwellマイクロアーキテクチャには,対象となるプラットフォームごとに,いくつかのバリエーションが用意される。2014年9月に発表された「Broadwell-Y」ことCore Mプロセッサの対象は,薄型ノートPCやタブレット型PCだった。
 それに対し,今回発表されたBroadwell-Uは前述のとおり一般的なノートPCおよび液晶ディスプレイ一体型デスクトップPC向けで,Intelは,デスクトップPCや高性能(≒ゲーム用)ノートPC向けの「Broadwell-H」(開発コードネーム)も,2015年中頃に市場投入予定としている。

 では,Broadwell-YとBroadwell-Uでは,TDP,そして対象となるプラットフォーム以外で何が違うのか。結論からいうと,違いは,CPUコアおよび統合型グラフィックス機能(以下,iGPU)の動作クロックとiGPUの規模,そしてメモリコントローラだ。
 CPUの定格動作クロックだと,Broadwell-Yには1GHzを下回るものがあるのに対し,Broadwell-Uは最低でも1.8GHz以上。iGPUの実行ユニット(Execution Unit,EU)数はBroadwell-Yの最大値である24基がBroadwell-Uでは最小値となり,多くの製品では48基搭載となる。メモリコントローラは,Broadwell-YだとデュアルチャネルDDR3L-1600およびLPDDR3-1600対応なのが,Broadwell-Uでは一部でDDR3L-1866をサポート,といった具合である。

IntelのスライドからCPUパッケージを抜き出してみた。中央にある横長のダイがCPUで,右側のダイがオンパッケージのPCHだ
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)
 逆にいうと,Broadwell-Yにおける大きな特徴となる,CPUコアと,共有L3キャッシュおよびメモリコントローラなどのアンコア,iGPUをまとめたダイ(die,半導体そのもの)と,サウスブリッジに相当する「Platform Controller Hub」(以下,PCH)のダイを1つのプロセッサパッケージにまとめた構成は,Broadwell-Uでも変わらない。ついに,一般的なノートPCや液晶一体型デスクトップPC向けのCoreプロセッサも,SoC(System-on-a-Chip)――より実態に即した言い方ならSiP(System-in-Package)――的なパッケージになったわけだ。
 ちなみに,第4世代Coreプロセッサこと「Haswell」の世代では,PCHをパッケージ上に搭載していたのはモバイル向けの一部製品だけだったが,モバイル向けのBroadwell-UではPCHを搭載するのが基本となるようだ。

 そんなBroadwell-Uだが,ラインナップは従来どおりCore i7・i5・i3で,いずれも2コア4スレッド対応となる。プロセッサナンバーは5000番台で,iGPUのブランド名は「Intel Iris Graphics 6100」「Intel HD Graphics 6000」「Intel HD Graphics 5500」(以下順に,Iris 6100,HD 6000,HD 5500)のいずれか。そのラインナップは表1〜3のとおりで,相変わらず,非常に分かりにくい。
 ざっくりまとめると,同じTDPのCPUなら,自動クロックアップ機能「Intel Turbo Boost Technology」(以下,Turbo Boost)時の最大動作クロックが高いものほど“偉く”設定され,最大動作クロックが同じときは,統合GPUの動作クロックも判断材料になっている,といった感じだろうか。Broadwell-Uにおいても,プロセッサナンバーでスペックを推し測るのは不可能と思っておいたほうがよさそうである。

 TDPごとにまとめてみると,28WはCore i7が1製品,Core i5が2製品,Core i3が1製品となる(表1


 続く表2〜3はTDP 15Wの10製品をまとめたものだ。Core i7とCore i5がそれぞれ4製品,Core i3が2製品というラインナップである。


 なおIntelからは,ノートPC向けPentiumおよびCeleronの新製品も表4のとおり3モデル発表された。



iGPUの規模が拡大されたBroadwell-U


 概要とラインナップを押さえたところで,一歩踏み込んでチェックしていくことにしよう。
 Intelは,HaswellのタイミングでiGPUの大幅なスペック向上を図り,最上位モデルにはIrisという新ブランドを与えていたのが記憶に新しいところだが,前段で触れたとおり,Broadwell-Uにおいても,引き続き,iGPUの強化が図られている。

 Broadwell-Uのプロセッサダイは,

  1. トランジスタ数約13億個,ダイサイズ82mm2
  2. トランジスタ数約19億個,ダイサイズ133mm2

の2種類で,1.はBroadwell-Yとまったく同じ。2.は増えた分のダイがそのまま,総数48基となるiGPUの実行ユニット拡張に費やされているのが大きなポイントとなるだろう。上の表1〜3で明らかなとおり,Iris 6100とHD 6000が48基の実行ユニットを統合しているので,これらのダイが2.のタイプということになる。

Iris 6100およびHD 6000のブランド名が与えられた,実行ユニット48基版iGPUを統合するBroadwell-Uのダイ写真。CPUコアの3倍近い面積をiGPUが占めている
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)

Core Mの発表時に公開されたダイ写真。HD 5500ブランドのiGPUを統合するBroadwell-Uのダイは,Broadwell-Yと同じもののような気もするが,Intelはこのあたりについて明言していない
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)
 Iris 6100とHD 6000の48基という実行ユニット数は,Haswell世代の最上位iGPUブランド名「Intel Iris Graphics 5100」の40基と比べて1.2倍の規模となる。なお,原稿執筆時点では,Iris 6100とHD 6000の違いは明らかになっていない。スペックを見比べる限り,最大動作クロックが1000MHz止まりだとHD 6000,それよりも上だとIris 6100になっているようだが,本当にそれが基準かどうかは何ともいえない。

 Haswell世代と比べて,iGPUのアーキテクチャに大規模な刷新は入っていないとされるBroadwell世代だが,内部構成には手が入っているようだ。たとえば,Haswell世代のiGPUは,10基の実行ユニットを「サブスライス」(sub-slice)という単位でまとめる格好になっていたため,統合される実行ユニットの数は10の倍数だった。
 それに対してBroadwell世代では,サブスライスの構成が変わり,1単位が「実行ユニット8基+テクスチャユニット」になっているという。そのほかにも,フィルレートやサンプラーのスループット向上といった改良が施されているとされる。

 こうした改良によって,「3DMark」のIce Storm Unlimitedでは,Broadwell-Uの「Core i7-5600U」がHaswell世代の「Core i7-4600U」よりも22%高い性能を発揮できるというのが,Intelの主張だ。

Broadwell世代のCore i7-5600UとHaswell世代のCore i7-4600Uを比較したスライド。ダイサイズは37%も小さくなった一方で,トランジスタ数は35%増加している。増加分の多くをつぎ込んだおかげか,グラフィックス性能は22%向上したとのこと
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)

 なお,Haswell世代のIris Graphicsには,高速なオンチップDRAM「eDRAM」を搭載した「Intel Iris Pro Graphics 5200」というモデルもあった。しかし,今回発表されたBroadwell-Uで,このeDRAM搭載モデルに当たるものは用意されていない。


CPUコア自体の改良は小幅に留まる


 一方のCPUコアだが,Haswell世代と比べて,大がかりな修正は入っていない。CPU全体も,CPUコアとiGPU,共有L3キャッシュ(※Intelは「Last Level Cache」とも呼んでいる),そしてプロセッサ全体を統括する「System Agent」をリングバスで接続する構造に変化はない。

 ただし,Intelによれば,Broadwell世代では,Haswell世代と比べ,命令実行効率を向上させるための改良が入っているとのことだ。
 キャッシュメモリ周りにも手が入った。L2キャッシュのTLB(Translation Lookaside Buffer)エントリー数は,Haswell世代で1024だったものが1.5倍の1536へと増量され,1GBページサイズのTLBは16エントリー分追加されているという。
 また,浮動小数点演算の乗算におけるスループット引き上げや分岐予測バッファの強化も行われている。これらの積み重ねによって,同じ動作クロックのHaswellと比較して,多少なりとも性能向上が期待できるというわけだ。

 もっとも,CPUコア自体の改良が小幅なこともあってか,IntelがBroadwell-Uでアピールしているのは,グラフィックス性能の向上やバッテリー駆動時間の延長といった要素のほうだ。また,3Dカメラモジュールと組み合わせた「Intel RealSense Technology」や,ワイヤレスによる映像伝送の最新版「Intel WiDi v5.1」といった,周辺技術との組み合わせによる使い勝手の向上も強くアピールされている

Core i7・i5・i3・M(Broadwell)
Core i7-5600UとCore i7-4600Uの消費電力を比較したスライド。左のグラフはディスプレイを点灯させた状態のアイドル時の消費電力を,右は動画再生の消費電力を比較したものだ
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)
Broadwell世代のCPUと組み合わせる「Intel WiDi v5.1」では,4K解像度の画面やDirectX 11対応ゲームのフルスクリーン表示をワイヤレスで伝送できるようになるという


PCHにはサウンド処理エンジン

「Smart Sound Technology」を統合


 CPUパッケージ上に実装されるPCHは2種類。Core i7・i5・i3と組み合わされる「Broadwell Premium PCH-LP」と,Core i3およびPentium,Celeronと組み合わされる「Broadwell Base PCH-LP」だ。
 Gen.2のPCI Expressレーン数は順に12,10。Serial ATA 6Gbpsポート数は同じく4,2となっている。

Broadwell-Uと組み合わされるPCHはBroadwell Premium PCH-LPとBroadwell Base PCH-LPの2種類。上位モデルは「Intel Rapid Storage Technology」に対応する
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)

PCHの説明スライド。USB 3.0は4ポートと少ないが,ノートPC向けと考えれば十分かもしれない
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)

 Broadwell-U用PCHの新要素で,ゲーマーとしても押さえておきたいのが,サウンド処理用のDSP(Digital Signal Processor,デジタル信号処理に特化したプロセッサ)となる「Intel Smart Sound Technology」(以下,Smart Sound)の搭載だ。Haswell世代の一部CPUでオンパッケージだったPCHでは,MP3やAACのデコードが可能だったが,Smart Soundではそれに加えて,WavesおよびDTSのポストプロセス処理に対応し,また,音声コマンドでPCを起動させる「Wake on Voice」なども利用可能になるという。

PPCHにはDSPが集積され,WavesやDTSのポストプロセス処理,音声認識などをオフロードできるようになる
Core i7・i5・i3・M(Broadwell)

 本職がサウンドデザイナーで,4Gamerのライターとしても活動している榎本 涼氏は,このDSPがCadence Design SystemsのTensilica部門による「HiFi 2 Audio DSP」であると指摘しているが(関連記事),Intelによれば,Haswell世代よりも高い性能のDSPを採用し,サウンド処理をCPUからオフロードすることの目的は,ひとえにバッテリー駆動時間の延長にあるようだ。
 Intelによれば,Smart Soundの活用により,ビデオ再生時のバッテリー駆動時間は,Haswell世代と比べて,最大で約3時間も延びるとのことだった。

 以上,やや駆け足気味ながら,Broadwell-Uの概要をまとめてみた。原稿執筆時点では明らかになっていない部分が多く,また,デスクトップPCやゲーマー向けノートPC向けのBroadwell-Hはお預けというのは残念だが,一般的なノートPC用CPUが最新世代へと移行したことで,可搬性を重視したタイプのゲーマー向けノートPCでは,Broadwell-Uを採用してくるケースも出てくるだろう。

 CES 2015では,このBroadwell-Uを搭載するPCが各社から発表される模様なので,ノートPCの買い換えを考えている人は,注目しておくとよさそうだ。

Intel 日本語公式Webサイト


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    Core i7・i5・i3・M(Broadwell)

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