【Appleシリコン】M1チップの特徴・開発の理由まとめ

Appleが開発したM1チップにより、MacやiPad Proがパワーアップ！Macは2020年からIntelプロセッサから順調に独自のSoCへ移行しています。現時点でM1をはじめ、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultraの4つのタイプが利用可能です。

そもそもM1チップはどのような特徴があるのか、構造やメリット＆デメリット、さらにAppleが開発に踏み切った理由をまとめました。

1 M1チップの特徴
2 M1チップのメリットとデメリットをチェック
- 2.1 メリット
- 2.2 デメリット
3 AppleがM1チップを開発したのはなぜか？
4 まとめ

M1チップの特徴

Appleが開発した初のプロセッサであるM1チップは、CPU、GPU、ニューラルエンジンなどを搭載したSoCです。結合されたユニファイドメモリにより、それぞれのコンポーネントで共有しながら低レイテンシでデータ転送ができるようになりました。

高性能コアと高効率コアでCPUを構成することにより、電力の消費量がIntelプロセッサより改善されたのもポイントです。

MacのほかiPad Pro12.9インチ第5世代、iPad Pro11インチ第3世代、iPad Air第5世代に採用され、Macとの作業の効率化も高くなっています。

CPU

CPUは高性能コアと高効率コアで構成され、M1 Pro以降は高性能コアに比重が置かれています。

M1…8コア(高性能コアx4+高効率コアx4)
M1 Pro…8コア(6つの高性能コア+2つの高効率コア)、10コア(8つの高性能コア+2つの高効率コア)
M1 Max…10コア(8つの高性能コア+2つの高効率コア)
M1 Ultra…20コア(16つの高性能コア+4つの高効率コア)

高効率コアはCPUの処理が必要でないときに、アイドル状態で使用されるコアです。省エネにもなり、パソコンへの負担を抑えてくれます。

M1・Intel・AMDのベンチマークスコアを比較

M1シリーズのチップは他プロセッサに対しておおよそどの程度のレベルなのか、Geekbench 5のベンチマークスコアでIntelとRyzenで比較しました。

M1	シングルコア	マルチコア
Mac Studio	・1755(Ultra) / 1754(Max) ・1740(Intel Core i9-11900KF)	・23369(Ultra) / 22334(AMD Ryzen Threadripper 3970X) ・12331(Max) / 12153( Intel Xeon E5-2696 v4 )
MacBook Pro 16インチ(10コア)	・1747(Max) / 1742(Pro) ・同上	・12221(Max) / 12153( Intel Xeon E5-2696 v4) ・12146(Pro) / 12093(AMD Ryzen Threadripper 2950X)
MacBook Pro 14インチ(10コア)	・1747(Max) / 1738(Pro) ・同上 / 1690(Intel Core i9-11900KF)	・12163(Max) / 12153( Intel Xeon E5-2696 v4 ) ・12010(Pro) / 11961(Intel Core i9-9920X)
MacBook Air13.3インチ(8コア)	1707 / 1686(AMD Ryzen 9 5950X)	7419 / 7402(AMD EPYC 7601)
iMac 24インチ(8コア)	1720 / 同上	7474 / 7466(Intel Xeon Gold 5118)
Mac mini(8コア)	1713 / 同上	7434 / 7402(AMD EPYC 7601)
iPad Pro 12インチ(第5世代)	1706 / 同上	7216 / 7196(Intel Xeon E-2288G)
iPad Pro 11インチ(第3世代)	1705 / 同上	7213 / 7196(Intel Xeon E-2288G)
iPad Air(第5世代)	1706 / 同上	7130 / 7133(Intel Core i7-9700KF)

シングルコア1800以上はM1では到達していませんが、最大でスコアランキングで9位のIntel Core i9-11900KFを追い抜いています。マルチコアに関しては、M1 Ultraがランキング2位のAMD Ryzen Threadripper 3970Xを超える性能です。

M1チップ内で比較すると、M1 Pro、M1 Max、M1 Ultraのマルチコアでは、他のモデルと比べ桁違いのパフォーマンスが期待でき、iPad Pro同士ではシングルコアもマルチコアも差がほとんどないのが特徴です。

シングルコアとマルチコアは作業によって重要度が異なり、一般的にシングルコアはゲームや1つのアプリを使うなど単一コアの作業に強さを発揮。

マルチコアはスプレッドシートで作業をしながらPagesで文章を書くなど、複数のアプリを同時に使ったり動画のエンコード/デコードなどを負荷の高い処理を行うときに必要になります。

【豆知識】コアが多ければそれだけぱ良いとは限らない！

とりわけMacを購入するときに、コア数を重視することが多いと思います。しかし、コア数が倍になってもそれだけ100％パフォーマンスが向上することはなく、実際には最大で75％のようです。

とくに並列演算にパワーを発揮するマルチコアのパソコンを購入するときは、使うソフトウェアがそれだけのコア数を必要としているかを確かめることが大切です。16コアのパソコンでも8コアしか使わない作業なら、メリットを実感しにくいでしょう。

意味なく多くのコアを積んだパソコンを使うと、シングルコアの性能を低下させることもあるので無駄にコア数を増やすのはおすすめではありません。

プロレベルのMacでは、MacBook Pro 14インチ(最大10コア)やMacBook Pro16インチ(10コア)、Mac Studio(最大20コア)が利用できますが、いかに作業に見合ったコア数のMacを使うことがパフォーマンス向上のカギとなりそうです。

GPU

MacBook Air13.3インチとiMac 24インチのスタンダードモデルはGPU7コア、iMac 24インチのハイエンド及びMac mini、iPad ProはGPU8コアが搭載されています。

ハイエンドのiMac 24インチの場合、21.5インチのスタンダードモデルと比べて最大2倍のスピードで、大きなピクセルの画像や4Kなど高解像度の映像を滑らかに再生。

MacBook Pro 14インチ/16では最大32コアが利用可能です。

ニューラルエンジン

M1チップで初めてMacに搭載されたニューラルエンジンは、M1チップのすべてのモデルにおいて16コアです。iPhoneのFace IDやアニ文字などにすでに使われているニューラルエンジンの機械学習により、音声や画像、映像などの処理がスムーズにできます。

Mac miniでは初めて搭載され、より充実した機能になりました。

メモリ

メモリはチップによって配置や容量が異なりますが、いずれもチップに結合されています。ユニファイドメモリにより、データの読み書きを並行して行うことができるので、CPUのメモリアクセスが終わるまでGPUが待つといったロス時間を削減できます。

その分高速な作業ができるほか、電力の消費も少なくなるなど、デバイスがパワーアップできる要素を秘めています。

M1 Ultraは800GB/秒の帯域幅で、重い作業も瞬く間に処理が完了できます。

M1チップのメリットとデメリットをチェック

M1チップのデバイスを使うとどのようなメリットとデメリットを感じるのか、それぞれ4つのポイントでまとめました。

メリット

高速で作業ができる

統合型のM1チップにより、効率良くCPU、GPU、ニューラルエンジンが機能することでさらなる高速化が可能になりました。先にお伝えしたベンチマークの比較表からもわかるように、高いパフォーマンスが期待できます。

グラフィックスやニューラルエンジンの向上により、生き生きとしたビジュアルで、画像や動画、ゲームが楽しめるのも魅力的なポイントです。

複数の重いアプリを使っていたり、一度に大量の作業をしているときも、M1チップで軽さを実感しやすくなります。

M1チップのデバイス同士でスムーズな連携

M1チップのMacやiPadと連携作業がやりやすくなります。サイドカーやユニバーサルコントロールにおいても、同じM1チップであるのは大きなメリット。

もたつきや接続が切れるなどのトラブルも回避でき、まさに連携拡張の恩恵を受けながら、デバイスが一体化したかのように使えるでしょう。

IntelプロセッサよりMacを安く購入できる

自社のプロセッサを使っているおかげで、IntelプロセッサのMacよりも価格が安めです。今までラグジュアリーなパソコンとして敷居が高かったMacにアクセスしやすくなったのは、Appleが望んでいたことでもあります。

新しいプロセッサが世の中に認められるには、まずはユーザーを増やすことが大事。とりわけMacを長年愛用しているユーザーに抵抗なく馴染んでもらうためにも、価格の引き下げはM1チップのMacの購買意欲を湧かす大きなモチベーションとなるでしょう。

バッテリーが最大21時間持続

無駄なCPUの使用を抑える高効率コアにより電力の消費が軽減されます。モバイルデバイスでは以下のバッテリー使用時間が期待できます。(＊使用状況により実質的な駆動時間は異なります)

MacBook Pro 16インチ…最大21時間
MacBook Pro 14インチ…最大17時間
MacBook Air13.3インチ…最大18時間
iPad Pro…最大10時間
iPad Air…最大10時間

さらにM1チップ内のCPU、GPU、ニューラルエンジンがメモリへダイレクトにデータを高速に転送できることにより、時間も同時に節約できるのも嬉しいポイントです。

M1チップはARMアーキテクチャをベースに、TSMCの5nmプロセスで作られています。MacやiPadの電力消費を抑えながら、長いバッテリーの持続時間を可能にするのが特徴。とりわけMacBookやiPadユーザーは、恩恵を感じるでしょう。

デメリット

スタンダードモデルのM1チップはポートが少ない

MacBook AirやiMac 24インチなど一体型のM1チップデバイスでは、USBのポートの数や種類が従来より少なくなったデメリットがありました。

MacBook Pro 14インチ/16インチで1つポートが増えたことで、そのデメリットをカバー。

デバイスごとのポートの数は以下の通りです。iPadは1つなので、ここでは割愛しました。

モデル	ポートのタイプ	合計数
Mac Studio	・背面Thunderbolt 4 x4、USB-Ax2、HDMI、Ethernet、ヘッドフォンジャック・前面(M1 Max)：USB-Cx2、SDXCカードスロット・前面(M1 Ultra)：Thunderbolt 4 x2、SDXCカードスロット	各チップ12個
MacBook Air13.3インチ	・Thunderbolt 3 / USB 4 x2 ・ヘッドフォンジャック	3
MacBook Pro 14インチ/16インチ	・Thunderbolt 4 x3 ・HDMI ・SDXCカードスロット・MagSafe 3 ・ヘッドフォンジャック	各デバイス7個
iMac 24インチ(GPU7モデル)	・Thunderbolt 3 / USB 4 x2 ・Ethernet(オプション) ・ヘッドフォンジャック	3(オプションなし)
iMac 24インチ(GPU8モデル)	・Thunderbolt 3 / USB 4 x2 ・USB 3 x2 ・Ethernet ・ヘッドフォンジャック	6
Mac mini	・Thunderbolt 3 / USB 4x 2 ・USB-A x2 ・Ethernet ・ヘッドフォンジャック	6