モバイル向け新Core iシリーズのCPU性能をじっくり調べてみた：「VAIO F」2010年春モデル3台で検証（1/4 ページ）

[鈴木雅暢（撮影：矢野渉），ITmedia]

モバイル向け新Core iシリーズ11モデルが登場

　インテルは2010年1月8日、Core iシリーズの新CPUを一挙に17モデル発表した。デスクトップ向けの新Core iシリーズ（開発コード名：Clarkdale）はすでにPCパーツ取扱店などでも流通が開始されているが、ここではモバイル向けの新Core iシリーズ（開発コード名：Arrandale）にフォーカスし、その概要解説と、仕様が異なる3台のノートPC（ソニー「VAIO F」）による性能検証を行なっていく。

Arrandaleこと、新Core iシリーズのパッケージ

　Arrandaleことモバイル向け新Core iシリーズのラインアップは下表にまとめた。ハイエンドのCore i7、ミドルレンジのCore i5、ローエンドのCore i3と、3つのグレードがあり、通常電圧版（プロセッサナンバ末尾がM）だけでなく、低電圧版（同LM）、超低電圧版（同UM）も一度に投入され、11モデルと大所帯のラインアップになっている。

　これらは従来のモバイル向けCore 2 Duoを一気に置き換えるもので、2009年秋に発表ずみのモバイル向けCore i7（開発コード名：Clarksfield）を頂点として、ハイエンドからローエンドまで、ノートPC用のCore iシリーズが出そろったことになる。今後は一部のCULV（Consumer Ultra Low Voltage）版CPUを除き、順次Core 2シリーズからの置き換えが進んでいく見込みだ。

　下表には既存のモバイル向けCore i7（Clarksfield）、そして開発コード名「Penryn」こと、Core 2シリーズの主要モデルの仕様も掲載しているが、新Core iシリーズ（Arrandale）がこれらと決定的に違うのは、CPUにGPUの機能を統合していることにある。

　ただ、このGPU機能はダイ（半導体チップ）レベルで統合されているわけではなく、1つのCPU基板上にCPUとGPUの2つのダイ（半導体チップ）を実装する形で実現しており、CPU基板上でQPI（Quick Path Interconnect）により接続されている。QPIの転送レートはデスクトップ向けLGA1366版Core i7と同じ4.8GT／秒となっている。

　また、既存のCore i7（Clarksfield）ではCPUダイに統合されていたメモリコントローラやPCI ExpressコントローラはGPUダイ側に統合されている。

モバイル向け新Core i7シリーズ（Arrandale）の仕様
シリーズ	Core i7
プロセッサー・ナンバー	620M	640LM	620LM	640UM	620UM
コア数	2	2	2	2	2
同時処理スレッド	4	4	4	4	4
基本動作クロック	2.66GHz	2.13GHz	2.0GHz	1.2GHz	1.06GHz
ＴＢ最大クロック	3.33GHz	2.93GHz	2.8GHz	2.26GHz	2.13GHz
2次キャッシュ	256KB×2	256KB×2	256KB×2	256KB×2	256KB×2
3次キャッシュ	4MB	4MB	4MB	4MB	4MB
GPU機能	内蔵	内蔵	内蔵	内蔵	内蔵
GPUクロック	500MHz	266MHz	266MHz	166MHz	166MHz
GPU最大クロック	766MHz	566MHz	566MHz	500MHz	500MHz
メモリコントローラ	DDR3-1066	DDR3-1066	DDR3-1066	DDR3-800	DDR3-800
TDP	35W	25W	25W	18W	18W
パッケージ	PGA988／ BGA1288	BGA1288	BGA1288	BGA1288	BGA1288
AES-NI／PCLMULQDQ	○	○	○	○	○
製造プロセス	32nm	32nm	32nm	32nm	32nm
価格	322ドル	322ドル	300ドル	305ドル	278ドル
※価格は1000個ロット時のOEM向け単価

モバイル向け新Core i3／5シリーズ（Arrandale）の仕様
シリーズ	Core i5				Core i3
プロセッサー・ナンバー	540M	520M	520UM	430M	350M	330M
コア数	2	2	2	2	2	2
同時処理スレッド	4	4	4	4	4	4
基本動作クロック	2.53GHz	2.4GHz	1.06GHz	2.26GHz	2.26GHz	2.13GHz
ＴＢ最大クロック	3.06GHz	2.93GHz	1.86GHz	2.53GHz	−	−
2次キャッシュ	256KB×2	256KB×2	256KB×2	256KB×2	256KB×2	256KB×2
3次キャッシュ	3MB	3MB	3MB	3MB	3MB	3MB
GPU機能	内蔵	内蔵	内蔵	内蔵	内蔵	内蔵
GPUクロック	500MHz	500MHz	166MHz	500MHz	500MHz	500MHz
GPU最大クロック	766MHz	766MHz	500MHz	766MHz	667MHz	667MHz
メモリコントローラ	DDR3-1066	DDR3-1066	DDR3-800	DDR3-1066	DDR3-1066	DDR3-1066
TDP	35W	35W	18W	35W	35W	35W
パッケージ	PGA988／ BGA1288	PGA988／ BGA1288	BGA1288	PGA988／ BGA1288	PGA988／ BGA1288	PGA988／ BGA1288
AES-NI／PCLMULQDQ	○	○	○	−	−	○
製造プロセス	32nm	32nm	32nm	32nm	32nm	32nm
価格	257ドル	225ドル	241ドル	NA	NA	NA
※価格は1000個ロット時のOEM向け単価

モバイル向けCore i7（Clarksfield）の仕様
シリーズ	Core i7
プロセッサー・ナンバー	920XM Extreme Edition	820QM	720QM
コア数	4	4	4
同時処理スレッド	8	8	8
基本動作クロック	2GHz	1.73GHz	1.6GHz
ＴＢ最大クロック	3.2GHz	3.066GHz	2.8GHz
2次キャッシュ	256KB×4	256KB×4	256KB×4
3次キャッシュ	8MB	8MB	6MB
GPU機能	−	−	−
GPUクロック	−	−	−
GPU最大クロック	−	−	−
メモリコントローラ	DDR3-1333	DDR3-1333	DDR3-1333
TDP	55W	45W	45W
パッケージ	PGA988	PGA988	PGA988
AES-NI／ PCLMULQDQ	−	−	−
製造プロセス	45ナノ	45ナノ	45ナノ
価格	1054ドル	546ドル	364ドル
※価格は1000個ロット時のOEM向け単価

モバイル向けCore 2シリーズ（Penryn）の仕様
シリーズ名	Core 2 Xtreme	Core 2 Duo
プロセッサー・ナンバー	QX9300	T9900	T9600	P8800	P8600	SP9600	SL9600	SU9600
コア数	4	2	2	2	2	2	2	2
同時処理スレッド	4	2	2	2	2	2	2	2
基本動作クロック	2.53GHz	3.06GHz	2.8GHz	2.66GHz	2.66GHz	2.53GHz	2.13GHz	1.6GHz
IDAT最大クロック	2.8GHz	NA	2.93GHz	NA	−	2.66GHz	2.4GHz	1.8GHz
2次キャッシュ	12MB	6MB	6MB	3MB	3MB	6MB	6MB	3MB
GPU機能	−	−	−	−	−	−	−	−
GPUクロック	−	−	−	−	−	−	−	−
GPU最大クロック	−	−	−	−	−	−	−	−
メモリコントローラ	−	−	−	−	−	−	−	−
TDP	45W	35W	35W	25W	25W	25W	17W	10W
パッケージ	PGA478	PGA478／ BGA479	PGA478／ BGA479	PGA478／ BGA479	PGA478／ BGA479	BGA956	BGA956	BGA956
AES-NI／ PCLMULQDQ	−	−	−	−	−	−	−	−
製造プロセス	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm
価格	1038ドル	530ドル	316ドル	241ドル	209ドル	316ドル	316ドル	289ドル
※価格は1000個ロット時のOEM向け単価

CPUパッケージサイズの違い
パッケージ	PGA988	BGA1288	PGA478	BGA479	BGA956
サイズ	37.5×37.5mm	34×28mm	35×35mm	35×35mm	22×22mm

CPUコアには32ナノメートルプロセスルールを採用

Westmere世代のCPUダイのイメージ

　新Core iシリーズ（Arrandale）のCPUダイは新しい32ナノメートルプロセスルールを採用している。ゲート長の微細化とさらなるリーク電流の低下によって、従来の45ナノメートルプロセスルールに比べて約22％トランジスタ性能が向上しており、低消費電力を保ちつつ、これまで以上に高速な動作が可能となっている。

　ダイサイズも81平方ミリメートルにおさまり、同じくデュアルコアで45ナノメートルプロセスルールを用いたCore 2 Duo（Penryn）の107平方ミリメートルに比べて、順当に小さくなっている。このNehalemアーキテクチャによる32ナノメートルプロセスルールを使用したCPUコア部は、開発コード名で「Westmere」と呼ばれている。

　また、新Core iシリーズ（Arrandale）はすべてデュアルコアのCPUであり、インテル ハイパースレッディング・テクノロジー（HT）を全ラインアップで標準サポートしている点も注目だ。HTは1コアにつき2コアぶんの命令（スレッド）を同時に取り込み、1スレッドの実行中に使われていない部分を使って処理を進めることで、処理性能を向上させる機能だ。シングルスレッドのアプリケーションにはほとんど効果がないが、マルチスレッド／マルチコアに最適化されたアプリケーションでは最大30％程度の性能アップが期待できる。

　インテル ターボ・ブースト・テクノロジー（TB）もこれまで以上に積極的に導入されている。これは、CPU内蔵のマイクロコントローラがCPUの温度、電流、電力を監視し、これらの条件に余裕がある場合、その余裕の範囲内で動作クロックを上昇させる機能だ。

　TBは各モデルごと、アクティブなコア（命令処理に使われているコア）の数によって上限が決められている。既存のクアッドコアCore i7（Clarksfield）では4コア全部がアクティブな状態になるとクロックアップが小幅に抑えられるが、デュアルコアの新Core iシリーズ（Arrandale）では2コア両方がアクティブな状態でも大幅にクロックアップするのが特徴で、特に上位グレードのCore i7はクロックアップの幅が大きく設定されている。TBの仕様は下表を参照してほしい。

　また、おなじみのEIST（Enhanced Intel Speedstep Technology）にも対応しており、CPU負荷に応じて動作クロックは頻繁に変化する。最低動作クロックは通常電圧版と低電圧版が1.2GHz、超低電圧版では667MHzとなっている。

　ちなみに、Core 2シリーズ（Penryn）でもTBのプロトタイプ的な機能としてIDAT（Intel Dynamic Acceleration Technology）という機能があった。しかし、電力管理機能がNehalemアーキテクチャほどインテリジェントでないうえに発動条件がシビアすぎてほとんど発動する場面がなく、実質的に意味がない機能となってしまっていた。

　また、一部モデルを除き、新Core iシリーズ（Arrandale）では「AES-NI（Advanced Encryption Standard-New Instruction）」および「PCLMULQDQ」という新命令にも対応している。前者はAESの暗号化／復号化処理を高速化するもので、後者はキャリーなしの64ビット整数乗算を2つ同時に実行する命令だ。このキャリーなし乗算の高速化も、いくつかの暗号化アルゴリズムの暗号化／複合化を効率化するのに貢献するという。すでにインテルのコンパイラには、これらを利用するための関数が提供されているようだ。

モバイル向けCPUにおけるアーキテクチャの違い
製品名	Core i3／i5／7	Core i7	Core 2 Duo	Core 2 Quad
開発コード名	Arrandale	Clarksfield	Penryn	Penryn
アーキテクチャ	Nehalem	Nehalem	Core MA	Core MA
内蔵GPU	Intel HD Graphics	−	−	−
内蔵メモリコントローラ	DDR3-1066／800	DDR3-1333	−	−
内蔵PCI Express 2.0	16レーン（1x16）	16レーン（1x16）	−	−
プロセスルール	32nm（CPU）＋45nm（GPU）	45nm	45nm	45nm
ダイサイズ	81nm2（CPU）＋114nm2（GPU）	296mm2	107mm2	214mm2
トランジスタ数	3億8200万（CPU）＋1億7700万（GPU）	7億7400万	4億1000万	8億2000万

Core i5／7におけるターボ・ブーストの仕様
シリーズ	プロセッサー・ナンバー	基本動作クロック	TB最大クロック（3〜4コア使用）	TB最大クロック（2コア使用）	TB最大クロック（1コア使用）	最低動作クロック	GPUクロック	GPU最大クロック
Core i7（Clarksfield）	920XM Extreme Edition	2GHz	2.26GHz	3.06GHz	3.2GHz	1.2GHz	−	−
	820QM	1.73GHz	2GHz	2.8GHz	3.066GHz	1.2GHz	−	−
	720QM	1.6GHz	1.73GHz	2.4GHz	2.8GHz	933MHz	−	−
Core i7（Arrandale）	620M	2.66GHz	−	3.06GHz	3.33GHz	1.2GHz	500MHz	766MHz
	640LM	2.13GHz	−	2.66GHz	2.93GHz	1.2GHz	266MHz	566MHz
	620LM	2.0GHz	−	2.53GHz	2.8GHz	1.2GHz	266MHz	566MHz
	640UM	1.2GHz	−	1.86GHz	2.26GHz	667MHz	166MHz	500MHz
	620UM	1.06GHz	−	1.73GHz	2.13GHz	667MHz	166MHz	500MHz
Core i5（Arrandale）	540M	2.53GHz	−	2.8GHz	3.06GHz	1.2GHz	500MHz	766MHz
	520M	2.4GHz	−	2.66GHz	2.93GHz	1.2GHz	500MHz	766MHz
	520UM	1.06GHz	−	1.6GHz	1.86GHz	667MHz	166MHz	500MHz
	430M	2.26GHz	−	2.53GHz	2.53GHz	1.2GHz	500MHz	766MHz

CPU-Z 1.53.3におけるCore i3-330Mの情報表示画面。左がアイドル時、右がSuperπとCINEBENCH R10の実行時だ。開発コード名の「Arrandale」、「32ナノメートル」のプロセスルールなどが確認できる。EIST（Enhanced Intel Speedstep Technology）によりアイドル時は1.2GHz前後で動作する。TBには対応しないため、Superπ、CINEBENCH R10のレンダリング時ともに動作クロックは定格の2.13GHzだった

CPU-Z 1.53.3におけるCore i5-520Mの情報表示画面。左がアイドル時、中央がSuperπとCINEBENCH R10の実行時、右が最高クロック時（Superπで一瞬だけ上がった状態）だ。画面中央の「Instruction」の項目内にAES-NIのサポートを示す「AES」が確認できる。TBとEISTにより、動作クロックは頻繁に変化する。CINEBENCH R10のレンダリング（xCPU）実行中の動作クロックは2.66GHz前後で安定、シングルスレッドのSuperπでも一瞬2.93GHz前後になったくらいで、ほぼ2.66GHzだった。Superπでも最高クロックにならないのは、Windows 7ではOSがスレッドをランダムに割り振ってしまい、1コアだけがアクティブな状態になりにくいためだろう。それよりも負荷の強いレンダリング中でも2コアの上限までクロックアップするのはかなり驚きだ

Core i7（Clarksfield）のCPU-Z 1.53.3による情報表示画面。左がアイドル時、中央がSuperπ実行時、右がCINEBENCH R10実行時だ。クアッドコアのため、定格動作クロックは1.6GHzと低く設定されている。EISTによりアイドル時は933MHzまで下がる。Superπ実行中はほぼ2.4GHzで、2コアアクティブ時の上限だ。4コアをフルに使うCINEBENCH R10のレンダリング（xCPU）中のクロックもキッチリスペック通り、4コアアクティブ時の上限である1.73GHzだった