Appleが現行Macに搭載されているIntel x86プロセッサから、iOSデバイスに搭載されているAppleのAシリーズチップのようなARMプロセッサに移行するという噂が根強く残っています。Appleはこのような移行について何も語っていませんが、Appleにとっては当然のことです。しかし最近、BloombergのMark Gurman氏が、Appleが2021年にARMベースのMacに移行すると報じました（「Bloomberg、Appleが2021年にMacのARMへの移行を開始」、2020年4月27日）。そして今週、同氏はそれに続き、2020年6月22日に開催されるAppleの世界開発者会議（WWDC）で発表される可能性があると示唆する記事を掲載しました。Bloombergには問題点もありますが（「Apple、Businessweekの中国ハッキング報道を断固否定」、2018年10月8日参照）、Gurman氏は信頼できる情報源と正確な報道で知られています。
ARMは、世界で圧倒的に最も人気のあるプロセッサファミリーです。世界には数十億台のIntel PCがある一方で、ARMデバイスは1000億台以上存在します。AppleがIntelベースのMacを設計した当時、それらはAppleがx86チップを採用した最初の主要製品でした。しかし、AppleはARMチップに関して豊富な経験を有しています。AppleデバイスでARMプロセッサを搭載した最初の製品は、1993年のNewtonでした。それ以来、AppleはiPod、iPhone、iPad、Apple Watch、Apple TVにARMプロセッサを搭載してきました。
Appleはこれまで2度、Macのプロセッサ切り替えに成功しています。1994年には、Macの初代Motorola 68000プロセッサからIBM PowerPCプロセッサに移行しました。そして2006年には、PowerPCを捨ててIntel x86プロセッサを採用しました。どちらの移行も長年のテストのおかげで、比較的スムーズに進みました。Appleは最初のIntel Macが出荷される何年も前から、Intelチップで動作するMac OS Xのバージョンを維持していました。Appleは現在、どこかの秘密研究所で、ARMで動作するmacOSのバージョンをほぼ確実に保有しているはずです。
AppleがARMベースのMacを開発中かどうかについては、内部情報を持っていません。しかし、IntelからARMへの移行のメリットとデメリットを見てみましょう。
明らかなメリット：消費電力の削減
ARMプロセッサのメリットとして最もよく挙げられるのは、消費電力の低さです。確かに、ARMプロセッサはIntelのx86プロセッサよりも消費電力が少ないのは事実です。このメリットの一部は、Intelが初代8086プロセッサ以来長年にわたり蓄積してきた課題に対し、ARMの比較的クリーンで現代的な設計に起因しています。おそらくさらに重要なのは、Appleが汎用PC実装向けにIntelが設計した既製の部品に頼るのではなく、ARMが独自のARMチップ設計に必要な特定のサポートを追加できるという点です。
消費電力の低減は、Macの性能向上に様々な面で貢献します。最も明白なのは、ノートパソコンのバッテリー駆動時間が長くなることです。同じフォームファクターのARMベースの新型Macノートパソコンは、1回の充電で8時間ではなく12時間駆動できるようになるかもしれません。しかし、Appleは常にノートパソコンの薄型軽量化を目指しています。Appleは、ほとんどのユーザーにとって8時間のバッテリー駆動時間で十分だと判断し、より薄型で軽量なノートパソコンのデザインに、より小型のバッテリーを搭載するかもしれません。
消費電力の削減はプロセッサの発熱量削減にもつながり、ヒートシンクの小型化とファンの騒音低減につながります。これはノートパソコンとデスクトップパソコンの両方にメリットをもたらします。iMac Proのように、熱設計の限界に近い動作をするコンピューターは、同じ設計でより強力なプロセッサを搭載したり、同じ処理能力でより小型の筐体を実現したりできるでしょう。
しかし、ARM に切り替えることで得られるメリットは、消費電力の低減だけではありません。あるいは、主なメリットでもありません。
Appleの真の動機：支配と利益
Appleは自らの運命をコントロールしたいと考えており、そのための現時点での最善の方法は、プロセッサのロードマップをコントロールすることです。ロードマップとは、将来の開発計画、つまりどのような機能が追加されるか、どのような順序とスケジュールで追加されるか、どの製造工場とプロセスが使用されるか、プロセッサの生産数、各メーカーに何台割り当てられるかなどを指します。Appleは、こうした重要な決定をIntelに依存したくありません。ティム・クックの有名な言葉にあるように、「私たちは、自社製品を支える主要な技術を自ら所有し、コントロールする必要があると考えています。」
IntelからARMへ切り替えるもう一つの理由は利益です。Intelプロセッサは高利益率の製品であり、AppleはIntelに支払うのではなく、その高い利益を自社で確保したいと考えているのです。
つまり、AppleがIntel x86アーキテクチャからARMアーキテクチャに移行した主な理由は、技術的な理由ではなく、ビジネス上の理由です。これらの理由と関連するビジネス上の決定について見ていきましょう。
ロードマップ
プロセッサのロードマップをコントロールすることで、Appleは自社製品をより適切に管理できるようになります。Intelが特定のチップセットに搭載するコンポーネントに縛られるのではなく、Appleは長年iOSデバイス向けに行ってきたように、Mac専用のシステムオンチップ（SOC）をカスタム設計できます。コアの数と種類、デジタル信号プロセッサ（DSP）のメディアコア、データキャッシュと命令キャッシュのサイズ、メモリコントローラ、USBコントローラ、ThunderboltコントローラなどをAppleがコントロールできるようになります。Appleは単一のチップだけでなく、プロセッサライン全体の方向性をコントロールできるのです。
MicrosoftからWindows、またはGoogleからChromeOSのライセンスを取得するPCベンダーとは異なり、Appleはオペレーティングシステムも管理しています。これにより、競合他社に対してAppleに大きな優位性がもたらされます。Appleの最新のiPhone SOCには、高速コアと低速コアの両方が含まれており、同社はこれを「パフォーマンス」コアと「効率」コアと呼ぶことを好みます。「3GHzプロセッサ」などのコンピュータの宣伝されている速度は、高速コアの速度です。Final Cut Pro Xでビデオをレンダリングしたり、XcodeでiPhoneアプリをコンパイルするなど、プロセッサを集中的に使用するタスクを実行すると、それらのタスクはすべての高速コアをスピンアップします。電子メールメッセージを書いたり、Webページを読んでいるときは、Macはほとんど何もする必要はありません。現在、macOSができることは、メインのIntelプロセッサを低速で実行することだけです。高速コアと低速コアを備えたカスタムARMベースのSOCを使用すると、macOSはより低速でエネルギー効率の高いコアに切り替えることができます。タスクに応じてコアを動的に切り替えることが、エネルギー節約の鍵となります。
AppleはiOSデバイス向けAシリーズチップに、映画のビデオデコード、ポッドキャストのオーディオデコード、暗号化といったタスク向けにカスタム設計されたメディアコアを搭載しています。Intelチップにも同様の機能がありますが、カスタムチップを採用することで、Macで最も一般的なメディアフォーマットや暗号化アルゴリズムに最適化できます。また、AppleはmacOSも管理しているため、macOSのアルゴリズムとプロセッサコアの完全な整合性を確保し、特定のタスクにおける消費電力の削減を実現できます。Appleのエンジニアがアルゴリズムを改良すると、次世代メディアコアをアップデートしてその改良点を完全にサポートすることができ、その改良点が競合他社に公開されることはありません。
現代のMacアプリのコードの多くは、タスクを実行するためにmacOS API呼び出しをつなぎ合わせているだけです。多くのアプリでは、プロセッサを集中的に使用する処理の大部分はmacOSで行われます。つまり、サードパーティの開発者が新しいARMプロセッサを使いこなせるようになる前から、Appleはアプリの処理の多くを新しいARMプロセッサ向けに最適化できるのです。例えば、映画の再生は主にmacOSの呼び出しで構成されており、macOSはAppleの最適化されたメディアコアを使ってビデオをデコードするという重労働を担っています。
インテルの生産問題
ここ数年、Intelは一連の生産上の問題に悩まされてきました。その多くは、シリコン上に微細な部品をエッチングするプロセス技術の微細化に起因しています。プロセスの微細化によってチップの小型化が進み、消費電力と発熱量も低減します。確かなことは分かりませんが、Appleが新型Macのリリースに長期間難航した理由の一つは、Appleが必要とする新型チップの供給がIntelに遅れたことにあると考えられます。このことがMacの販売台数に影響を与えたと考えられます。Appleはパートナー企業について公に不満を述べることはありませんが、Intelに対して不満を抱いていることは明らかです。
AppleはIntel製チップを購入すると、Intel製チップ製造工場に依存することになる。Appleが自社チップを設計する際は、好きな製造工場を利用できる。Appleは現在、Aシリーズチップの製造をTSMCとSamsungに依存しているが、もしこれらの企業がAppleのニーズを満たすのに問題を抱える場合、同等の能力を持つ別の製造工場を利用することも可能だ。Appleは部品供給元を複数確保することを好んでいる。
生産上の問題は、インテルのように技術的な問題である場合もあります。しかし、中国製品への関税のような政治的な問題や、2011年にタイのハードディスク工場を閉鎖させ世界的な供給不足を引き起こした洪水のような自然災害による問題も考えられます。複数の原因があるため、1つのベンダーの問題で生産が停止することはありません。
利益
画面に次いで、プロセッサはコンピューターの中で最も高価な部品の一つです。プロセッサは高価なだけでなく、高い利益率も誇ります。大量生産の場合、プロセッサは製造コストをはるかに上回る価格で販売されます。インテルのプロセッサに頼ることで、Appleではなくインテルがその高い利益率を稼ぐことになります。自社でプロセッサを設計・製造すれば、Appleはその利益率を獲得できるでしょう。Appleは現状維持でコンピューターを販売し、追加利益を得ることもできますし、あるいは、同社の名高い高い利益率を損なうことなく、同じコンピューターをより低価格で販売することもできます。
インテルとARMは競合関係にあるように見えるかもしれませんが、実際にはビジネスモデルは全く異なります。インテルはプロセッサ本体と、メモリコントローラなどの関連サポートコンポーネントを設計し、それらをシステム・オン・チップ（SoC）に統合します。チップは自社工場で製造しています。そして、チップをコンピューターメーカーに直接販売するだけでなく、一般向けにも自社ブランド（「Intel Inside」）を販売しています。インテルは、ハイエンドプロセッサの販売で収益の大部分を占めています。最高速のプロセッサは最も高い利益率を誇りますが、さらに高速なプロセッサにすぐに追い抜かれてしまうため、インテルは常に限界に挑戦し続けています。インテルにはAMDなどのライバル企業も存在しますが、ハイエンドプロセッサの分野では、インテルが圧倒的なシェアを誇っています。
ARM（旧称Advanced RISC Machines、現Arm Limited）は全く異なる仕組みを採用しています。ARMはプロセッサを設計し、その設計をライセンス供与します。ARMはサポートコンポーネントを供給したり、独自のチップを製造したりすることはありません。ライセンシーはARMプロセッサとサポートコンポーネントをSOCに統合します。これはAppleがAシリーズのチップで行っていることです。ARMプロセッサは安価で利益率が低いため、ARMは量産によって利益を上げています。ARMプロセッサはIntelプロセッサよりもはるかに多く存在しており、近似値で言えば、世界中のすべてのプロセッサはARMプロセッサである、と誰かが言っているのを聞いたことがあります。
インテルはARMよりもはるかに多くの収益を上げています。これは、インテルのCPUが高価な高性能チップであり、インテルがプロセッサの設計、製造、販売を行っているためです。ARMは設計のライセンス供与のみを行っており、そのほとんどは安価な低消費電力設計です。
しかし、AppleはARMベースのプロセッサの性能向上に成功し、Intelのプロセッサに対抗しています。ARMのビジネスモデルにより、Appleは競争力のある部品をはるかに安価に製造し、その利益を自ら獲得することが可能になっています。
関連する節約
すべてのApple製品で同じプロセッサを使用すれば、会社全体の効率が向上します。Appleのハードウェアチームは、1つのプロセッサアーキテクチャ、1つのメモリコントローラ、そして1つのI/Oシステムのみをサポートすれば済みます。SwiftやObjective-Cといった高水準言語で書かれたアプリのほとんどは、大幅な変更を必要としません。ブートコードやデバイスドライバといった低水準ソフトウェアは共有可能です。開発ツールやApp Storeは、単一の命令セットアーキテクチャをターゲットとする作業の負担を軽減します。
もちろん、こうした節約が実現するまでには数年かかるでしょう。その間、Appleは顧客と開発者向けにIntelベースのMacを数年間サポートする予定です。
移行はどのようになるでしょうか?
AppleはIBMのPowerPCアーキテクチャからIntel x86への移行を比較的迅速に行い、Macの全ラインアップを1年足らずで移行させました。AppleはARMへの移行をこれほど迅速に行うことも可能でしたが、移行のペースはより緩やかなものになるかもしれません。最も明白な顧客メリットは、MacBook Airのような小型ノートパソコンにあります。ARM搭載のMacBook Airは、Intelの前モデルよりもパワフルで、バッテリー駆動時間も長く、同時に薄型軽量化も実現可能であり、まさに理想的な組み合わせです。現行iPadに搭載されているARM SOCは、Appleのノートパソコンのほとんどのラインアップに搭載されているIntelプロセッサよりも既にパワフルであるため、AppleのノートパソコンをすべてARMに移行するのは理にかなっています。
Mac miniはハイエンドのMacBook Proよりも高性能ではなく、同じARMプロセッサを搭載できる可能性があります。iMac、特にiMac Proのユーザーは、現在出荷されているどのARMチップよりも強力なプロセッサを求めているでしょう。なぜなら、目標は現行製品に匹敵するだけでなく、それらを凌駕することだからです。iMacに十分な性能を持つARMチップは、Appleの当面のロードマップに十分に含まれているようです。
問題は、ハイエンドのIntel Xeonプロセッサを搭載するMac Proです。Appleが競争力のあるARMプロセッサを開発することは確かに可能ですが、問題はそれがどれくらいの期間を要するかということです。また、非常に高価なMac Proの販売量はおそらくかなり少ないため、Mac Pro向けに開発されたカスタムARM SOCが、開発コストを回収できるほどの量を販売することはまずないでしょう。Appleは、ARMへの移行にかかる総コストの一部としてこれを考慮する必要があるでしょう。
AppleがIntel Macを販売・サポートする限り、macOSの2つのバージョン、すべてのアプリの2つのコピー、Xcode開発ツールとApp Storeインフラの2つのセットを構築、テスト、維持する必要があります。この取り組みには多大なコストがかかります。移行が始まれば、Appleは可能な限り速やかにIntel時代から脱却したいと考えるでしょう。
過去の移行（Motorola 68000からIBM PowerPC、そしてPowerPCからIntel）において、Appleは以前のプロセッサファミリー向けに開発されたアプリを実行するためのエミュレータをOSに搭載していました。Appleが新しいARM MacでIntelアプリを実行するためのエミュレータを搭載するとは当然のことです。以前のエミュレータはほぼ完璧な動作精度で動作しており、ARM上のIntelエミュレータも同様に優れた動作精度を実現するはずです。
しかし、新しいARMチップを最大限に活用するには、サードパーティの開発者はMacアプリをARM向けに再コンパイルし、App Storeにアップデートを提出する必要があります。多少の修正が必要になるかもしれませんが、それほど手間はかからないでしょう。App StoreはLLVM中間言語でエンコードされたアプリを受け入れており、開発者はアプリのコンパイル済みバージョンを1つ提出するだけで、App StoreがそれをARMプロセッサの異なるiPhoneモデル向けに翻訳します。しかし、LLVM中間言語はIntelアプリをARMアプリに翻訳できるほど堅牢ではありません。
Windows の場合はどうでしょうか?
ARMへの移行によって失われる問題の一つは、Microsoft Windowsとの互換性かもしれません。現在のMacはWindows PCと同じIntelプロセッサを搭載しており、Windowsとそのアプリをフルスピードで動作させることができます。AppleはBoot Campを使ってMacをWindows PCとして簡単に起動できるようにしており、VMware FusionやParallels Desktopといったサードパーティ製の仮想化製品を使えば、macOS内でWindowsを実行できます。MacがIntelチップを搭載しなくなると、少なくともIntelプロセッサ向けにコンパイルされたメインラインバージョンのWindowsをネイティブで動作させることはできなくなります。
他にも選択肢はいくつかあります。AppleのIntel x86エミュレータはWindowsの実行もサポートする可能性があります。PowerPC Mac用のWindowsエミュレータはありましたが、実機のWindowsほど高速ではありませんでした。Windowsを必要とするタスクを時々実行するには十分なパフォーマンスかもしれませんが、ゲームなどの本格的な用途には物足りないかもしれません。
さらに、MicrosoftはSurface Pro X向けにARM版Windowsをリリースしました。しかし、サードパーティ製のWindowsソフトウェアのほとんどはARM対応版が提供されていません。Mac版Windowsユーザーの中には声高に主張する少数派がいるかもしれませんが、Appleが気にするほどではないでしょう。
あなたの未来におけるARM
ARM Macのメリットは魅力的です。長期的には、Appleが2つのプロセッサファミリーをサポートするのは理にかなっていないため、Mac製品ライン全体が最終的にはARMに移行する可能性が高いでしょう。PowerPCやIntelへの移行と同様に、ARMへの移行がスムーズに進めば、顧客は大きなメリットを享受でき、不安を感じる必要はほとんどありません。