「S9」のベースは「A16 Bionic」!? Appleの自在過ぎるスケーラブル戦略：この10年で起こったこと、次の10年で起こること（78）（1/4 ページ）

Appleのプロセッサ開発力は、スピードを含め確実に上がっている。さらにAppleは、コア数を自由自在に増減し、ローエンドからスーパーハイエンドまでのプロセッサファミリーをそろえる「スケーラブル戦略」を加速している。発売されたばかりの「Apple Watch Series 9」を分解すると、それがよく分かる。

[清水洋治（テカナリエ），EE Times Japan]

「M2」「M3」が同時に出そろったAppleのプロセッサ

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　2023年のAppleは、かつてないペースで新製品の発表を行っている。2023年2月3日にはプロセッサ「M2 Pro」「M2 Max」を搭載した「Mac mini」「MacBook Pro」を発売した。M2ファミリーのハイ／ミドル／ローのうち、ローに相当する「M2」は2022年6月に発売されている。おおよそ8カ月後の2023年2月にハイとミドルをラインアップに追加した。

　2023年6月13日にはスーパーハイのプロセッサ「M2 Ultra」（M2 Maxを2個組み合わせたもの）を採用した「Mac Pro」と「Mac Studio」の販売を開始。2023年前半の時点で、M2シリーズのスーパーハイとハイ／ミドルが出そろったわけだ。

　2023年9月22日には、TSMCの3nm世代で製造される「A17 Pro」プロセッサを搭載した「iPhone 15 Pro」、大幅に性能を向上させた「S9」プロセッサを搭載した「Apple Watch Series 9」、USB-C端子に切り替えた「Air Pod Pro 2」が発売されている。さらに、2023年11月7日には、TSMCの3nmで製造される新プロセッサ「M3 Max／M3 Pro／M3」のハイ／ミドル／ローを一気にラインアップに加えたMacBook Proが発売されたばかりだ。

　2023年前半にM2シリーズが完結したにもかかわらず、2023年後半にはM3が同時に出そろった。Appleの開発力は、開発のスピードも含め従来以上に高まっていることは間違いない。M1は2020年11月に発表され、M1 ProとM1 Maxが発表されたのは2021年10月。つまり、完結には11カ月かかっている。M2は2022年6月、M2 Maxは2023年2月で8カ月に短縮。M3に至っては、M3 Maxと同時発売なので、空白期間はゼロという時差のないものになっている。

コア数を“コピペ”する「スケーラブルデザイン」

　今後、多くの半導体メーカーは、コア数を“コピペ”して増減させるスケーラブルデザインによって、開発時間をより短縮し、スーパーハイ／ハイ／ミドル／ローを瞬時に作り分け、ラインアップを広げてくるものと思われる。その一端として、スケーラブルデザインで構成されるAppleの2製品を取り上げたい。

　図1は、2023年9月22日に発売されたApple Watch Series 9を分解している様子である。2015年に初代が発売されたApple Watchの第9世代となるが、内部にはひっそりとスケーラブルデザインが潜んでいる。

　ディスプレイを取り外し、ディスプレイ直下の電池、TAPTICを取り外すと、S9（「S9 SiP（System In Package））が現れる。ディスプレイ裏にも多くの半導体チップ（図1右上のように異形パッケージを採用）が搭載されている。タッチコントローラーや環境光センサー、ディスプレイ電源、ディスプレイドライバーなどだ。

図1　2023年9月発売の「Apple Watch Series 9」［クリックで拡大］ 出所：テカナリエレポート

　Appleは多くのチップをそのまま実装するのではなく、機能シリコンに受動素子を含めたモジュールとして採用するケースが多い。コンデンサーなどをパッケージモジュール内に収めることで製品レベルでの実装を省略でき、モジュール内に受動素子を入れることで信頼性も高まる（はんだ剥がれなどのポテンシャルが減る）からだ。モジュール化することで、外部からの応力にも強くなる。Apple製品の多くのパッケージは、矩形（くけい）ではなく角が丸くなっているものが多い（特にWatchやAir Pod内）。

　図2は、Apple Watch Series 9の「頭脳」と「心臓部」である。左上がS9 SiP、左下が生体センサーである。生体センサーは各種LEDとフォトダイオードがびっしりと並べられている。LEDの詳細はテカナリエレポートにSEM画像を掲載しているのでぜひご覧いただきたい。

図2　Apple Watch Series 9のSiPとセンサー［クリックで拡大］ 出所：テカナリエレポート

　プロセッサは、凸凹した異形パッケージのS9の内部に収まっている。図2中央はAppleマークの入った放熱シートを取り外したS9の様子で、右上はS9パッケージの裏面の様子である。S9全体はシルバーのモールドで覆われていて、内部を見ることはできない。

　S9の裏面は端子となっており、ディスプレイ、生体センサー、マイクロフォン、スピーカー、アンテナ、電池、TAPTICにつながっている。さらに3つのパッケージチップが並んでいる。第2世代のチップとなったUltra Widebandチップ「UWB2」、6軸の加速度角速度モーションセンサー、通信用パワーアンプモジュールである。裏面には端子があるので過去のApple Watchでもせいぜい4チップ程度しか搭載されていない。おおよそ500円玉サイズのSiPなので、常に高度な実装が成されている。