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テクニカルレポート
2015.04.16
オンチップ電源
前田真一の最新実装技術あれこれ塾
(株)日本サーキット|KEI Systems

 

  Haswleeは前のIvy Bridgeで確立された3次元構造の22nm技術を使って作られる、新しいアーキテクチャのCPUです。

 Haswellの新しい技術と機能は徐々に発表されてきています。

 新しいCPUの常として、常に処理能力は向上されています。また大きな統合として、グラフィックプロセッサもCPUチップに統合しています。これにより、グラフィック能力が向上すると共に、部品の削減、基板の小型化が実現できます。

 このほか、昨年、規格が制定されたばかりのDDR4メモリやThunderboltといった新しい技術がサポートされるようになります。

図4 インテル社のウルトラブックキャンペーン(インテルジャパン)

 しかし、今回の技術的注力点は省電力設計です。

 インテルはTVコマーシャルまでして、小型ノートブックの規格、Ultra Bookを推進しています(図4)。Ultra Bookの薄さを実現するためにはCPUに放熱用の大きなヒートシンクは付けられません。当然、Ultra Bookは電池駆動ですから、CPUの消費電力をできるだけ小さくする必要があります。

 このためにはCPUの省力設計は第一優先になります。

 しかし、HaswellはなにもノートPC専用のCPUではありません。インテル社は現在、同じアーキテクチャのCPUを規模と能力を変更して、ノートPCから、ディスクトップPC、サーバ、スーパーコンピュータにまで使っています。

 たとえば、2012年の世界のスーパーコンピュータTop500ではインテル社のXeonが半数近くに使われています。 ノートPCだけではなく、これらのサーバやスーパーコンピュータでも省エネは非常に大きな性能要素になっています。

 サーバでは電力料金に値上げや世の中の省エネの流れに乗って、システムの消費電力が大きな注目を集めています。CPUの消費電力が減れば、当然、発熱も少なくなり、空調設備のコスト、電力も大幅に減り、電源設備と合わせ、大きなコスト削減になります。

 スーパーコンピュータでは電源はもっと大きな問題となります。

 たとえば、スーパーコンピュータ『京』(図5)では、2012年11月TOP500リストのベンチマーク計測時の電力使用量は、約12.66MWでした(富士通のHPより)。

図5 スーパーコンピュータ『京』(富士通のHPより)

  2012年11月に『京』を抜いて性能トップと2位になったシステムの消費電力は『京』の2/3程度です。TOP10の中ではもっとも電力効率はよくありません(表1)。

表1 スーパーコンピュータTop10(2012)(Top 50 Super Computer)

しかしこれでも『京』は、TOP500の中ではまだ電力効率は良い方なのです。

 このままでは、スーパーコンピュータを作るためにはまず発電所から作らなければならなくなります。このため、スーパーコンピュータでも性能/消費電力が大きく注目され、性能指針として取り上げられています。

 このように、スーパーコンピュータからノートPCまで、CPUの消費電力が大きな問題になっています。

 インテル社が新しいCPUアーキテクチャで消費電力問題に本質から向き合ったのはこのような背景からです。

 

 

会社名
(株)日本サーキット|KEI Systems
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