PS4 Pro と Xbox One X プロセッサをシリコン レベルで比較

私たちは発売の何ヶ月も前に仕様を知っており、システムアーキテクトからコア設計についての洞察を得ていましたが、PlayStation 4 Proの中央プロセッサの物理的なレイアウトを確認できるのは今になって初めてです。重要なポイントは何ですか？いくつかのメモリ コントローラーとさらに 4 つの AMD Radeon コンピューティング ユニットを追加すると、Pro チップの基本レイアウトは、Microsoft の Xbox One X に搭載されている Scorpio Engine の物理構成と非常によく似ています。2 つのチップを並べてみると、次のことがわかります。今日のゲーム機がどれだけ近づいているか、そして革新的な設計の選択とメモリの増設によって Microsoft のハードウェアが競合他社にどれだけ先を行っているか。

PS4 Pro のシリコンの写真画像がどのようにして入手できるかということ自体、非常に興味深い話です。しばらくの間、私たちはこの Flickr アカウントを追跡してきましたが、このアカウントは本当に素晴らしい作品を生み出しています。基本的に、「Fritzchens Fritz」はホストのメインボードからプロセッサを取り出し、極度の熱を使ってチップをハウジングから引き離し、その後、数時間かかる驚くべきプロセスを使用してチップの層を除去し、チップの物理的構成を露出させます。プロセッサー自体を極端な倍率で撮影します。これはハードウェアの寄付に依存したプロセスなので、やや利己的な観点から言えば、欠陥のある Xbox One S または PS4 Slim を持っている人がいたら、その目的のために差し出すことができます。そうですね、私たちはこれらの構成を 2 番目に見る機会があれば嬉しいです。より小さく、より低温の 16nm プロセッサ。

しかし、本題に戻ると、Pro の物理的レイアウトのこの新しい外観は、いくつかの興味深い洞察を提供します。たとえば、仕様が最初に明らかになったとき、ハードウェア シェーダの数は、今日の RX 580 に搭載されている AMD の Polaris 10 プロセッサに非常によく似ていました。このプロセッサには、36 個の GPU コンピューティング ユニットがあり、合計 2304 個のシェーダが含まれています。

しかし、Pro の発売に向けた準備段階での Mark Cerny との会話によれば、実際に得られたものは完全にユニークなデザインであり、実際にはオリジナルの PS4 GPU がミラーリングされたバタフライ配置のようなものです。興味深いのは、CU の 2 番目のアレイが占める領域が、実際には最初のアレイよりも大きいことです。簡単に数えてみると、合計 40 個の CU (AMD の Polaris では合計 36 個) があり、そのうちの 4 個が無効になっていることがわかります。これにより、シリコンに軽度の欠陥があるチップを生産ラインから取り出し、最終ハードウェアで引き続き使用できます。

Fritzchens Fritz 氏が行った研究により、チップのダイ サイズが 325mm2 であることが確認されました。これは、マザーボードの写真から導き出された以前の推定よりもわずかに大きく、Xbox One X の 360mm2 プロセッサよりも約 9.7% 小さいです。ただし、2 つのプロセッサを並べて見ると、どれだけ似ているかがわかります。以下に比較画像がありますが、詳細を理解するのが難しい場合は、ここで詳しく見てみましょう。

アーキテクチャ的に類似した CPU クラスターは同じスペースとエリアを占有します (ただし、Xbox One X ではキャッシュが 2 倍になります)。どちらの場合も、コンピューティング ユニットの 2 つのバンクはフロント エンドによって分離されています。 Pro の個々の CU は、Scorpio の同等の CU よりも約 15% 大きくなっています。これはおそらく、Microsoft が既存の「Southern Islands」テクノロジーを維持する一方で、ソニーが新しい命令を備えたより現代的な CU 設計を選択したためと考えられます。

結局のところどうなのでしょうか？ Microsoft は PS4 Pro と比較して GPU 計算能力の 42% 向上を達成しましたが、ハードウェア レベルでは、使用できる CU はあと 4 つしかありません。 Xbox One X の設計の革新には、シリコンのクロック速度を大幅に高めることが含まれていました。Pro の 911MHz GPU は、X の 1172MHz と比較して 28.6% 増加しました。これは、チップの電圧要件とメインボードを組み合わせる Microsoft の Hovis Methold と、冷却への大幅な投資によって達成されました。チップメーカーTSMCが16nm FinFETプロセスを開発するのにさらに1年かかるのも痛手ではないだろう。

もちろん、X のもう 1 つの利点はメモリ関連です。メモリ帯域幅の増加もあり、これにより 4 GB の追加 RAM が可能になります。 2 つの追加メモリ コントローラーはシリコン レイアウト上で確認できます。Scorpio Engine の 384 ビット バスは 6 つの 64 ビット コントローラーで構成されていますが、Pro の 4 つと比較します。

つまり、2 つのコンソール間の違いのかなりの部分は、メモリの増加と冷却と電源管理の革新といった、プロセッサ自体以外の仕様の側面に由来しているという議論がここにあります。ただし、シリコンのダイショットでは、各設計の基本的な構成要素しか明らかにできないことを覚えておく必要があります。もちろん、どちらも AMD のセミカスタム設計であるという事実にはある程度の共通点がありますが、Microsoft が実行した GPU のカスタマイズは見られず、PS4 Pro のプロセッサに組み込まれたカスタム ハードウェア チェッカーボードのサポートも見られません。また、Xbox One X の 32 個に対して、Pro には 64 個の ROP が搭載されているのを見るのは難しいでしょう。

Sony SDK からリークされたドキュメントでこれが確認されており、おそらくこれは、プラットフォーム ホルダーが基本システムとの互換性を確保するために GPU で「ミラー イメージ」戦略を採用していることが要因であると考えられます。オリジナルの PS4 の 32 ROP は、他のすべてのものと合わせて 2 倍になっています。 。現状では、ROP を 2 倍にすることは、確立された Pro 仕様について私たちが知っていることへの興味深い追記ですが、ドキュメントでは、ROP を完全に活用することは理論的に不可能であることも確認しています。メモリ帯域幅が足りないだけです。

現時点では、ソニーとマイクロソフトの両社が次世代後継機の中核設計に移行していると考えて間違いありません。これは、次世代 7nm プロセッサの製造が期待される 2019 年には製造の観点から実現可能になります。新しいコンソールの発売の需要に対応できるほど成熟しています。そして、今日発売される AMD の Ryzen/Vega ベースの APU の登場により (Digital Foundry のレビュー記事も追って掲載されます)、私たちは明日の PlayStation と Xbox の構成要素を初めて見ることになるかもしれません。改訂された 14nmFF プロセスに基づいて、AMD はクアッドコア Ryzen ブロックと 11 個の Vega コンピューティング ユニットを約 210mm2 の領域に統合しました。これらのコンポーネントを、PS4 Pro と Xbox One X で使用されている同様の領域上の新しい 7nm プロセスに期待されるものにスケールダウンすることで、プラットフォーム ホルダーにいくつかの魅力的なオプションが提供されます。これについては、すぐに戻る予定です。