Intel Kaby Lakeレビュー：14nm CPUの最適化で何ができるのか

IntelのKaby Lake CPUがDellのXPS 13ラップトップという形で私たちの前に現れたとき、それは不吉な予感に包まれていた。ハードウェアファンは長らく、ムーアの法則の必然的な終焉を否定してきた。Kaby Lakeの登場により、Intelは容赦ない「チクタク」の進歩を放棄し、より緩やかな「プロセス・アーキテクチャ・最適化」へと歩みを進めた。半導体の終末は間近に迫っているように思えた。

Kaby Lakeは、Intelの新計画に基づいて製造される最初のCPUです。計画は「トック」、つまりCPUの縮小（22nm Haswellから14nm Broadwellへ）から始まり、その後「ティック」と呼ばれる効率向上（14nm Broadwellから14nm Skylakeへ）が行われました。しかし、Intelはまだ次のトックを製造する準備ができていませんでした。代わりに、私たちは2つ目のティック、つまり「最適化された」14nm Kaby Lakeを手に入れました。問題は、SkylakeからKaby Lakeへの進化が本当に大きなものなのか、それともIntelがムーアの法則をさらに引き延ばす方法を模索している間、時間を稼いでいるだけなのかということです。

かなり前進したと言えるでしょう。実際にいくらもらえるのか、そしてどこからもらえるのかは、ぜひ読み進めてください。

ゴードン・マ・ウン

テスト方法

ノートパソコンのCPUは、デスクトップのCPUよりも本質的にレビューが難しいです。デスクトップCPUのようにノートパソコンのCPUを単独で評価することはできません。ノートパソコンは完全なパッケージの一部だからです。ノートパソコンのベンダーはそれぞれ、熱、電力、重量といったパフォーマンスに関する決定を異なる方法で行っているため、ノートパソコンが全く同じでない限り、CPUの影響を見極めるのは難しい場合があります。そうでなければ、実際にはノートパソコンAとノートパソコンBを比較していることになります。 

幸運なことに、私はDellの優れたXPS 13を3世代も試すことができました。もちろん全く同じではありませんが、比較にはある程度の妥当性があるほど近いものです。私は意図的に、これらの違いを最小限に抑えるテストを選択しました。

XPS 13sのご紹介

ゴードン・マ・ウン

最新のXPS 13の価格は1,100ドル。第7世代Kaby Lake Core i5-7200U、デュアルチャネルモードの8GB LPDDR/1866メモリ、1920×1080非タッチIPSパネル、256GB Lite-On NVME M.2 SSDを搭載しています。

昨年、前モデルをレビューしました。第6世代Skylake Core i5-6200U、8GB LPDDR3/1866、1920×1080非タッチIPSパネル、256GB NVMe M.2 Samsung SSDを搭載しています。

そして、第5世代Broadwell Core i5-5200Uを搭載した初代XPS 13。エントリーモデルだったため、デュアルチャネルモードのDDR3/1600RSメモリ4GBと128GB M.2 SATAドライブを搭載していました。また、1920×1080の非タッチIPSパネルを搭載していました。

テスト前に、3台のノートパソコンはすべてリセットされ、同じバージョンのWindows 10（OS 1607 Build 1493.222）にアップデートされました。また、3台すべてにDellのサポートサイトから最新のドライバーとBIOSが適用されていました。

PCの世界ではデスクトップPCが主流ですが、ここで紹介しているのはノートパソコンのKaby Lakeの性能のみであることをご承知おきください。デスクトップCPU（およびクアッドコアノートパソコン用チップ）は来年初めに発売予定です。ここでご紹介した内容は、今後のデスクトップCPUの動向を少しご紹介したものと考えてください。

ゴードン・マ・ウン

3 つの 14nm CPU がバーに登場…

以前の世代とは異なり、Intelは現在、14nmプロセスで製造された3つのCPUを展開しています。IntelのARKページから比較データをまとめました。また、私のベンチマークチャートに時折登場する、ゴールドモデルのXPS 13に搭載されているCore i7-6560Uチップも掲載しています。

以下のスペックを見ると、Kaby Lakeの主なパフォーマンス上の優位性、つまりクロック速度が分かります。Kaby Lakeのコアは、Skylakeのコアとほぼ同一です。Intelは14nmプロセスを調整することで、より高いクロック速度を実現できるCPUを実現しました。例えば、第6世代Broadwell Core i5-6200Uの最大クロック速度は2.8GHzですが、第7世代Kaby Lakeは3.1GHzに達します。

では、クロックが 10 パーセント増加すると何が得られるのでしょうか? 確認してみましょう。

Cinebench R15 マルチスレッドパフォーマンス

まずはCinebench R15です。このテストはMaxonのリアルワールドレンダリングエンジンをベースにした、純粋なCPUテストです。現行のCore i5-7200Uは、前世代のCore i5-6200Uと比べて約10%のクロック速度向上を実現しており、結果として約10%の性能向上が期待できます。一方、旧型のBroadwellベースのCore i5-5200では、その差は20%に広がります。 

ゴールドモデルのXPS 13については、Intel Core i7-6560Uと最大3.2GHzのクロック速度を誇るIris 540グラフィックコアを搭載しているため、Kaby Lake版よりもわずかに高速になると思われるかもしれませんが、実際はそうではありません。むしろ、わずかに遅いのです。改善されたプロセスを採用したKaby Lake Core i5は、Skylake Core i7よりも長時間、最高クロック速度で動作できると考えられます。これは、Intelの「最適化」への取り組みが改めて証明されたと言えるでしょう。

Geekbench 4.01のパフォーマンス

MaxonのCinebench R15は同社が販売する3Dレンダリングエンジンをベースにしていますが、Geekbenchは現実世界のワークロードを想定したシミュレーションテストです。このテストには議論の余地がありますが、その多くはPrimate LabがiPad ProとPCを比較できるようなクロスプラットフォームツールとして開発しようとしたことによるものです。

テクノロジー系部族間の疑似宗教的な争いに巻き込まれると、中傷合戦が予想されます。ここで政治的な議論を蒸し返すつもりはありませんが、朗報としては、Geekbench 4.01は完全に新しく、Primate Labsは批判の多くを真摯に受け止めているようです。

Geekbench 4.01は、暗号化、整数、浮動小数点、メモリのテストを行います。ゴールドモデルのXPS 13用のGeekbench 4.01が入手できなかったため、このノートPCは除外しました。結果は予想通り11%のパフォーマンス差でした。Broadwell XPS 13に移ると、Kaby Lakeは24%という非常に立派なパフォーマンス向上を示しました。これは、私が他のノートPCで目にしている結果とほぼ一致しています。

ハンドブレーキのエンコードパフォーマンス

最後のCPU中心のテストに移りましょう。無料で人気のHandbrakeエンコーダーを使用し、Androidプリセットを使って30GBの1080P MKVファイルをトランスコードします。このテストは主にCPUの性能に依存しており、マルチコアCPUを推奨します。

ほとんどのウルトラブックでは、CPUを約2時間加熱させた場合のノートパソコンの性能と熱負荷の両方のテストとして、このテストを実施しています。通常、このテストでノートパソコンの冷却システムの限界が分かります。熱くなったり、ファンが騒音を発したりすると、パフォーマンスが低下することがよくあります。DellのXPS 13はこれまでこのテストで非常に良い成績を収めてきましたが、これはDellがパフォーマンスを優先するために多少のノイズを恐れないからでしょう。

第5世代Broadwellと第6世代Skylakeの結果は予想通りで、第7世代Kaby Lakeは第6世代より約11%、第5世代より約24%高速でした。Skylake Core i7-6560Uを搭載したゴールドモデルのXPS 13については、最大クロック速度が3.2GHzと高いにもかかわらず、Core i7はCore i5ユニットよりもわずかに遅い結果となりました。

これは、Kaby Lake Core i5 が「最適化された」プロセスにより、Skylake Core i7 チップよりもはるかに長い時間、より高いクロック速度を維持できるという私の疑いを裏付けているようです。

3DMark Cloud Gate グラフィックスパフォーマンス

Kaby Lakeのゲーミング性能については、CPU同様、非常に似ているため、あまり詳しくは触れませんでした。Kaby LakeチップはIntel HD 620グラフィックスを搭載しており、24個の実行ユニットと300MHzから1,050MHzのクロック速度を備えています。これは、SkylakeのIntel HD 520（24個の実行ユニットと300MHzから1,050MHzのクロック速度）とかなり似ているように聞こえるかもしれません。

ノートパソコンのパフォーマンスを測定するために、Futuremarkの3DMark Cloud Gateを使用しました。これは合成ベンチマークですが、特定のベンダーの最適化を偏らない中立的なテストであるという点が評価のポイントです。Cloud Gateテストは、統合グラフィックを使ったゲームにも適しています。

3DMarkでは、Kaby Lakeは同等のSkylakeチップと比べてわずか7%高速です。しかし、BroadwellのIntel HD 5500と比べると、27%という非常に高い差があります。Core i7-6560Uチップを搭載したゴールドモデルのXPS 13の3DMark Cloud Scoreを見ると、Iris 540グラフィックスと64MBのeDRAMが真価を発揮していることがわかります。

一つだけ言っておかなければならないことがあります。Intelによると、Kaby Lakeグラフィックスは、解像度と設定を下げた状態でも、eスポーツレベルのゲームを30fpsでプレイできるそうです。標準的なCPUでIrisレベルに近いパフォーマンスが得られるのは素晴らしいことですが、ノートパソコンでゲームを重視するなら、独立型グラフィックスチップ（そしてKaby Lakeチップも搭載）を搭載したモデルを選ぶべきです。

バッテリー寿命は改善されたかもしれない

ノートパソコンで最も難しいテストの一つは、異なるCPUのバッテリー消費量を比較することです。理想的には、ノートパソコンをテストし、その後CPUを交換して再度テストするのが良いでしょう。しかし、IntelのモバイルCPUはすべてマザーボードにハンダ付けされているため、そのような状況はもはや存在しません。

最良のシナリオは、今の私の状況です。完璧ではありませんが、それでも比較してみるのは興味深いです。

完全な情報開示のために、いくつか重要な違いについて触れておきたいと思います。Dellは物理的には同じサイズのセルを使用していますが、より高密度なバッテリー技術によって容量が向上しています。SkylakeベースのXPS 13は57,532ワット時のバッテリーを搭載しているのに対し、Kaby LakeベースのXPS 13は59,994ワット時のバッテリーを搭載しています。

もう一つの重要な違い、おそらくこちらの方が重要かもしれませんが、SSDです。どちらも256GBのドライブを搭載していますが、ブランドと定格消費電力が異なります。Skylakeユニットは最大4.5ワットを消費するSamsung PM951 NVMeドライブを搭載していますが、Kaby LakeユニットはLite-On CX2を搭載しており、負荷時でも1.32ワットと非常に低い消費電力です。Samsungドライブが読み込み時に4.5ワットを消費しているのか、それとも最悪のシナリオに過ぎないのかは不明です。理想的には、両方のドライブが同じであれば良いのですが、今は私の手に負えません。少なくとも、どちらも8GBのLPDDR3/1866を搭載しています。

ランダウンテストでは、標準的なワークロード、つまりオープンソースのTears of SteelをWindows 10の映画＆テレビで再生し、明るさを約255ニットに設定しました。オーディオはイヤホンでオンにし、テストは機内モードで実施しました。

その結果、新型XPS 13のKaby Lakeは、従来のSkylakeバージョンよりもバッテリー駆動時間を1時間延長しました。ノートパソコンなのでCPUとバッテリーの役割を切り離すことはできませんが、少なくとも後退はしていません。

大幅に改善されたビデオエンジン

Kaby LakeのCPU面での魔法は、主にクロック速度の向上です。グラフィックスは？もう一つの向上です。大きなアップグレードはビデオエンジンで、Intelは4K解像度のVP9やHEVCの10ビットカラーサポートなど、豊富なハードウェアサポートを追加しました。

実用的な結果を検証するために、Intel提供の4K解像度10ビットHEVCファイルを使用しました。このファイルは実際にはオープンソースのTears of Steelの動画と同じものですが、10ビットの色深度でエンコードされています。

前回のバッテリー消耗テストと同じ設定で、10ビットHEVCのハードウェアサポートがどれほど重要かを確認したかったのです。結果は、非常に重要であることが分かりました。

ご覧の通り、Kaby Lake XPS 13のバッテリー駆動時間は10時間強です。一方、Skylake XPS 13では大幅に 短く、Skylakeでは3時間弱で切れてしまいます。痛いですね。

Kaby Lakeはグラフィックコアで10ビットHEVCを再生するための専用ハードウェアを搭載しているため、CPUは再生中の大部分の時間アイドル状態を維持できます。Skylakeには同様のビデオハードウェアサポートがないため、10ビットコンテンツのデコードはCPUコアに委ねられており、CPUコアは処理に非常に高速な動作を必要とします。CPUの使用頻度が高ければ高いほど、消費電力は増加します。

比較テストとして、Jelly.fish.us から HEVC でエンコードされた 10 ビットカラー深度のビデオを 2 本ダウンロードしました。これらのファイルは、ネットワークストリーミングのパフォーマンスをテストできるように提供されています。

ただし、ストリーミングはしていません。映画とテレビを使ってSSDから直接ファイルを再生しただけです。最初のスクリーンショットでは、Kaby Lake XPS 13が10ビットHEVCファイルの1080pバージョンを再生しているのがわかります。GPUがすべての処理を行っているため、CPUは基本的にアイドル状態です。

次のスクリーンショットでは、同じファイルをSkylake XPS 13の映画とテレビで再生している様子が確認できます。Skylake XPS 13のCPUが10ビットコンテンツのデコードに全力を注いでおり、再生中は両方のコアが2.7GHzで動作しています。さらに悪いことに、Skylake XPS 13はCPUがほぼ最高速度で動作しているにもかかわらず、フレーム落ちが頻繁に発生します。さらに細かく言うと、Kaby Lake XPS 13は4K解像度で10ビットカラー、HEVCでファイルをスムーズに再生できますが、Skylake XPS 13は1080pバージョンを再生するのがやっとです。これは痛恨の極みです。

Intelによると、Chromeブラウザを使えばGoogleのVP9動画でも同様の結果が得られるとのこと。VP9はGoogleがサポートする動画コーデックで、YouTubeのすべての動画はこのコーデックでエンコードされています。YouTubeでChromeを使ってIntelのテスト結果を再現しようとしましたが、自宅のネットワーク帯域幅では2つの4K VP9動画を同時に（各ノートパソコンに1つずつ）安定してストリーミングすることができませんでした。しかし、HEVCの10ビットコンテンツに関するIntelの主張は非常に明確であるため、疑う余地はありません。

一つ指摘しておきたいのは、10ビットコンテンツは現在非常に稀だということです。しかし、HTPCの使用においては、これが重要になると思います。もし私が4K以上のテレビを動作させるためのマシンを自作したり購入したりするなら、SkylakeではなくKaby Lakeを選びます。 

結論

結局のところ、Kaby Lakeは確かに大きな前進と言えるでしょう。10nmベースのCPUについての記事を読むのと同じくらいワクワクするでしょうか？いいえ。しかし、Kaby Lakeは、過去数世代のチップの進化の歩みとほぼ一致する改善幅を実現しています。HaswellからBroadwellへの移行では、おそらく10%ほどの向上が見られました。BroadwellからSkylakeへの移行でも、同様の結果が得られました。

Skylakeのノートパソコンを捨てて、Kaby Lakeのノートパソコンを急いで買うべきなのでしょうか？いいえ、全く違います。しかし、Kaby LakeとBroadwellの性能差が20～25%もあるとなると、少し疑問に思うかもしれません。Haswellではおそらく30～35%、Ivy Bridge、さらにはSandy Bridgeまで性能差が広がるので、アップグレードは確かにゲームチェンジャーとなるでしょう。

ゴードン・マ・ウン