Nintendo Switch
Tegraの歴史から、Nintendo Switchの「カスタムTegra」を予想する
任天堂の新ゲーム機「Nintendo Switch」には、NVIDIAのSoC「Tegra」がカスタマイズされ搭載されている。Tegraの歴史をひもとき、搭載カスタマイズSoCに思いを巡らせる。
「Nintendo Switch」
任天堂から2017年3月の発売が発表された新ゲーム機「Nintendo Switch」には、NVIDIAのSoC（System on Chip）「Tegra」がカスタマイズされて搭載されている。2016年10月20日にポストされたNVIDIAの公式ブログによれば、NVIDIAは500人年のエンジニアを任天堂との共同開発に際して投入、物理演算エンジンの改良やライブラリ、ツールのフルカスタマイズ、APIの開発などを行ったとしている。
NVIDIAといえばGPU開発で著名な企業だが、GPU開発で培った知見を生かしたSoCの開発にも積極的に取り組んでいる。今回カスタム製品がNintendo Switchに採用された「Tegra」もその1つで、基本的にはARMのアプリケーションプロセッサコア「Cortex-Aシリーズ」とNVIDIAのGPUを集積した構成を取ってきた（「基本的」とした理由は後述）。
Nintendo Switchに採用されたカスタム製品の詳細は明らかにされていないが、Tegraの歴史をひもとくことで、そのヒントが得られるかもしれない。
NVIDIA「第4の柱」として始まったTegra
NVIDIAは、PC向けGPU「GeForce」やワークステーション向けGPU「Quadro」、そしてGPU技術を用いたハイパフォーマンスコンピューティングプラットフォーム「Tesla」などで知られている。これらに加え、2008年6月に「第4の柱」として立ち上げられたのが組み込み向けSoCであるTegraだ。
Tegraの第1世代製品はARM11、第2世代製品「Tegra 2」はCortex-A9のデュアル、第3世代製品の「Tegra 3」はCortex-A9のクアッド、2013年に発表された第4世代製品「Tegra 4」はCortex-A9／A15のクアッドとCPU処理能力の向上を続け、Tegra 3からは電力消費を最適化する“5つ目のコア”も実装する「4-PLUS-1」構成とし、多くのスマートフォンやタブレットに採用された。
Tegraの採用事例として話題になる機会が多かった例はスマートフォンやタブレットだが、Tegraは組み込み向けSoCとして車載情報機器にも多く採用されている。2004年にはフランスPSA Peugeot Citroenと車載情報機器向けGPUに関する共同開発プログラムを立ち上げ、2006年から「EMP」として量産を開始している。
このEMPはAudiに採用され、EMPを搭載したカーナビゲーションシステムが多くの同社車両に搭載された。その後もAudiはNVIDIA製品の採用を拡大し、同社が2012年3月に発表した「A3」から利用している車載情報機器プラットフォーム「MIB」にはTegra 3／4が採用されており、TTクーペ（2014）のデジタルメーターや3Dマップ表示に利用されている。
Audi「TTクーペ」（2014）には、Tegra 3を用いた12.3インチサイズのディスプレイメーターが搭載されている
Audiによる採用が示すよう、ADASを始めとした自動車の高度化が顕著となってきた2013～4年頃、車載情報機器の性格も変わり始める。オーディオやナビゲーション、リッチな情報表示だけではなく、加えて、自動運転技術の一翼を担う存在として、カメラやレーダーを用いた障害物や歩行者の認識も車載情報機器の役目として認識されるようになったのだ。
スマホから「組み込み」のSoCへ
車載情報機器に高い処理能力が必要となる局面を迎え、Tegraにも2014年の「Tegra K1」、2015年の「Tegra X1」と相次いで新製品が登場した。
K1はCortex-A15（64bit版はARMv8の独自設計「Denver」）、X1はCortex-A57／A53をCPUのIPに採用し、GPUにはK1がKepler、X1がMaxwellのアーキテクチャを採用している。KeplerとMaxwellはいずれもPC向けGPUである「Geforce」やワークステーション向け「Quadro」に通じるアーキテクチャだ。
「Jetson TX1」を持つ米NVIDIAのジェッシー・クレイトン氏
SoCとしての性能向上と同時に、組み込み機器向けとしての利用促進も図られた。2013年には1DINサイズの車載情報機器プラットフォーム「Jetson」、2014年にはTegra K1を中核とする開発キット「Jetson TK1」、2015年にはTegra X1を中核とした「Jetson TX1」を用意し、自動車のみならず、ドローンやロボットなどへの導入をアピールしている。
2016年8月には次世代Tegraも「Parker」の名称で発表されている。このParkerはCPUにDenverとCortex-A57、GPUに「Pascal」アーキテクチャのコアを搭載する。高い処理能力によって「ディープラーニング・ベースの自動運転AIコックピットシステムに対し、最高1.5TFLPSのパフォーマンスを可能にします」（同社）としており、加えてデュアルCAN対応やISO 26262への準拠などあり、自動運転車とその開発に利用されることを強く意識したSoCとなっている。
NVIDAはGPU開発を根幹とする企業であり、そのGPUアーキテクチャはワークステーション（WS）に向けた製品から展開され、その後にPC用、最後に車載分野を含めた組み込み機器向けして製品化するという戦略がとられている。TegraにおけるGPUアーキテクチャにおいても、X1でKepler、X1でMaxwell、ParkerでPascalとWS／PC向け製品で導入されたアーキテクチャが登場順に導入されている。
前述のようにNintendo Switchへ採用された「Tegraカスタム」の詳細は明らかにされていないが、2017年3月に販売開始される（店頭に並ぶ）製品に採用されたSoCが、2016年夏にアーキテクチャが発表され、現時点でチップの量産がアナウンスされていないParkerベースであるとは少々考えにくい。しかもParkerのCPUはシリーズ初のDenver／Cortexの混在コアである（2つのDenverコアと4つのCortex-A57からなる6コア構成）。
そうなると「Tegraカスタム」はTegra K1ないしX1をベースとしたカスタム品であると想像できるが、可能性が高そうなのはX1ではないだろうか。X1はGPUの世代的にもK1より新しく、CPUについてもCortex-A57／A53という枯れたIPが採用されており、ソフトウェア開発環境の構築にも有利ではないかと考えられるからだ。
家庭用ゲーム機を含む組み込み機器の場合、採用製品の選定において、IPを含む長期の安定供給は絶対の条件だ。Nintendo Switchの前世代機「Wii U」は2012年11月に販売開始されており、新製品としての販売期間は4年4カ月ということになる。保守対応のために部品を残す必要もあるので、Wii U採用部品は少なくとも5年以上の供給が保証されているはずだ。長期の安定供給という意味でも、安定したアーキテクチャを採用する意味はあるだろう。
「Tegraカスタム」についてはあくまでも想像だが、「採用部品や採用IPに長期安定供給が欠かせない」という組み込み開発的な視点で見ると、Nintendo Switchもまた違った側面を見せてくれる。
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導入事例（エレクトロニクス）
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