Appleは、2016年のiOSデバイス向けに自社設計のA10チップを製造するにあたり、台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー（TSMC）のInFOチップ製造プロセスを活用する最初の顧客になると考えられており、これにより次期iPhoneモデルの無駄を削減できる可能性がある。
少し立ち止まって全体像を眺め、これまでの Apple のチップ開発の取り組みを分析し、次期 iPhone ではシリコン設計と統合の面でどのような進歩がもたらされるかについて推測します。
また、5年以上も前にチップの運命を自らの手で決めるという先見の明があったことが、Appleが競合他社との差別化にどのように役立ったかについても考察します。
InFOとは何ですか?
InFO（Integrated Fan-Out）は、チップを基板に取り付ける必要がなく、回路基板に実装できるチッププロセス技術です。InFOは、一般的なモバイルチップの厚さを0.2mm以上削減できると言われています。
しかし、基板とは何なのかと疑問に思うかもしれません…
拡散層とも呼ばれる基板は、導体や導電層間の接続などのチップ機能がロジックボードに埋め込まれる場所を定義します。
iPhoneを駆動するエンジンは、実装面積が小さいため、プリント基板に直接接続されていません。代わりに、チップダイをロジックボードに接続し、入出力信号をダイ全体に分配するパッケージ基板上に搭載されています。
ロジックボードに接続された基板に取り付けられた iPhone 5s A7 プロセッサ。
しかし、TSMCは歩留まり問題の解決に近づいていると報じられており、次期iPhoneのA10プロセッサが量産に入る頃には、16ナノメートルノードを使用するInFOプロセスが準備できるはずだ。
バーンスタイン・リサーチは、InFO を使用して A10 を iPhone の回路基板に直接取り付けることで、端末の全体的な厚さを軽減できると考えています。
また、ロジックダイとプリント回路基板間の距離が短いため、放熱も速くなり、結果としてチップ速度が 20 パーセント向上する可能性があります。
ちなみに、サプライチェーンの情報筋は最近、TSMC がすべての A10 注文を独占的に処理し、Samsung は完全に無視されると主張しました。
SoC vs. InFO vs. SiP
さらに推測すると、Appleが次期iPhoneにTSMCのInFOプロセスを採用するという噂は、SiPなどの他の技術革新への道を開くことになるだろう。SiPはSystem-In-Packageの略で、通常は複数のシリコンダイを積み重ねることで、コンピュータアーキテクチャ全体を単一のチップに詰め込む技術である。
SiPアプローチは、Appleの現行のA9およびA9Xモバイルチップとは対照的です。これらのチップは、一部の機能を1つのダイに統合していますが、すべての機能を統合しているわけではありません。具体的には、A9/A9Xは、「Twister」と呼ばれる完全にカスタマイズされたARMベースのデュアルコアCPU、2GBのLPDDR4 RAM、L1/L2/L3キャッシュ、画像処理プロセッサ、組み込み型M9モーションコプロセッサ、そしてグラフィックコアを1つのダイに統合しています。
これは、システムオンチップ (SoC) アプローチとして知られています。
iPhone 6sに搭載されたAppleのSoC「A9」は、CPUが70%、グラフィックスが90%高速化されています。前世代のA8には20億個のトランジスタが搭載されていました。
前述の通り、A9チップは基板を介してiPhone 6sのロジックボードに接続されています。これを取り除けば、AppleのエンジニアはiPhoneのSoCやその他のダイをさらに小さなプリント基板に直接実装できるようになります。
複数のダイを回路基板上で組み合わせるこのアプローチは、Apple Watch の「S1」チップに見られるように、システムインパッケージ設計として知られています。
Apple Watchの樹脂封止型「S1」は、システムインパッケージ（SiP）設計を採用している。
iPhone 7: 薄くなっただけでなく防水機能も？
Apple が、現在は別々のチップとなっているワイヤレスチップとセンサーを自社の SoC に組み込むことに成功すれば、次期 iPhone にはより少ない、より小型のチップが搭載される可能性がある。
そして、もしそのパッケージがApple Watchのように樹脂で覆われていれば、Appleはより速く動作しながらもより少ない電力しか必要としない、完全に防水性のあるiPhoneを開発できるはずだ。
Appleも独自のワイヤレスチップを開発中
都合の良いことに、VentureBeat は、Intel が、高く評価されている 7360 LTE モデムチップを Apple 向けに適応させるプロジェクトに 1,000 人以上のエンジニアを投入し、iPhone 7 の A10 SoC に組み込めるようにしたと主張している。
Apple のシリコンエンジニアリングの歴史は、現在では 1,000 人を超えるワイヤレスおよびチップ設計者を擁する社内チームを編成するために半導体の新興企業を買収し始めた 2007 年にまで遡ります。
チップの運命を自らの手で決めるという決断は、非常にリスクの高い動きだったが、今ではさまざまな意味でその成果が上がっている。iPhone と iPad が、速度とワット当たりの性能の両方において、Android の競合が使用する汎用チップを一貫して上回っていることからもそれがわかる。
以前は独立したチップだった「M9」モーションコプロセッサは、現在、iPhone 6sの「A9」システムオンチップに組み込まれています。
AppleとそのチップメーカーがLTEモデムとその他の残りのiPhoneチップをA10に組み込むことに成功すれば、同社はカスタムシリコン設計の面で競合他社よりさらに一歩先を行くことになるだろう。
さらに考える材料
iPhoneの先を見据え、セルラーモデムを搭載すれば、AppleのSoCは大幅に小型化され、Apple Watchに搭載できる可能性が高まります。3G/LTE対応のApple Watchは、iPhoneから完全に独立した、完全に独立したウェアラブルデバイスとなるでしょう。
誤解しないでください。無線インターフェース チップは複雑さの点で CPU に匹敵します。そのため、iPhone や iPad では従来、Broadcom や Qualcomm のワイヤレス チップが使用されてきました。
しかし、パフォーマンスでインテルを上回った今、Apple が SoC にワイヤレス機能を追加しないと言えるでしょうか?
スティーブ・チェイニー氏の言葉を引用すると、Apple が独自の iPhone モデムを設計することは、「帯域幅、接続性、遅延、ユーザー エクスペリエンスに物理層の影響」を及ぼし、それらはすべて「自動運転車にとって重要」である。
Appleのチップ設計への取り組みについてどうお考えですか？また、Appleのチップの将来はどうなるとお考えですか？
3D アーティスト Yasser Farahi による投稿の冒頭の iPhone 7 コンセプト。
