「プラットフォームファースト」のチップ設計アプローチから生まれたArm Compute Subsystems（Arm CSS）は、クラウド、モバイル、オートモーティブ、エッジAIの各分野で、市場投入までの期間を短縮し、コストを削減し、将来のニーズにも対応できるコンピューティングを実現します。
Armテクノロジーを用いた製品開発の経験がある方なら、すでにArm CSSの能力を実感されているかもしれません。
手元のスマートフォンから、その端末でお気に入りのアプリが実行されるサーバーに至るまで、Arm CSSは以下のメリットを実現します。
- 市場投入期間の短縮
- パフォーマンスの最適化
- リスクの低減
Arm CSSは単なる一つの製品ではなく、モバイル、インフラストラクチャ、オートモーティブなどの主要市場に特化した、Armの技術ポートフォリオを提供する最新の手段です。すでに16件以上のデザインウィン（他社製品での採用実績）を獲得し、複数のリピート注文を獲得するなど、その勢いは一段と加速しています。
本記事では、Arm CSSの実際の機能とその重要性、そして業界別のイノベーション事例を掘り下げます。
AIによるすべての変革は、シリコンから始まる
クラウドの大規模言語モデル（LLM）からエッジ推論まで、AIはシリコンの理想的な設計方法を再定義しています。チップメーカー各社は現在、プロセスの複雑化や納期の短縮、そして、かつてないスピードでのイノベーションが求められています。
こうした状況を受け、ArmはArm CSSを発表しました。2023年初頭のローンチ以降、Arm CSSを採用したパートナー企業は、最初のシリコン製造までの期間を最大12カ月短縮し、数千万ドル規模の非反復エンジニアリング（NRE）コストを削減して、エンジニアリング業務の中心を、これまでの統合作業から、真のイノベーションや差別化を生み出す作業へと移行させています。
Arm CSSは、最適化された演算とシステムのIPを各市場のニーズに沿ってあらかじめ組み込まれたサブシステムへと統合することで、設計サイクルを簡素化しつつ、クラス最高のパフォーマンスを実現します。パートナー企業がクラウドやエッジ、あるいは安全性最優先のシステムのいずれを構築する場合でも、Arm CSSを活用すれば、将来のニーズにも対応できるAI基盤を通じて、より迅速かつ柔軟な対応が可能になります。
Arm CSSの種類
クラウド/データセンター
| CSS | Arm Neoverse CSS |
|---|---|
| 主なコンポーネント | Neoverse CPU、CMN相互接続、システムIP、セキュリティ、管理サブシステム |
| 成果物 | 完全統合型・検証済みのRTLサブシステム |
| 主なメリット | スケーラブルな演算能力、迅速なテープアウト（設計完了）、多数のCPU/GPUコアの配置が可能、時間とコストの削減（実績あり） |
モバイル
| CSS | Arm Lumex CSS |
|---|---|
| 主なコンポーネント | フラッグシップCPU/GPU、フィジカルIP、システムIP |
| 成果物 | 最先端プロセスノード向けに強化されたIP（GDSII）を含む、最適化済みのシステムコンポーネント |
| 主なメリット | フラッグシップ性能、効率的な演算処理、パートナーソリューションへの適応、各種ソフトウエア・プラットフォームへの対応 |
オートモーティブ
| CSS | Arm Zena CSS |
|---|---|
| 主なコンポーネント | 自動車向けCPU、組み込みセーフティアイランド（安全機構）、セキュリティエンクレーブ（独立された保護領域）、GPU/ISP搭載のビジョン処理複合体（オプション） |
| 成果物 | 完全統合型・検証済みのRTLサブシステム |
| 主なメリット | 安全認証取得済みの基盤、開発期間の短縮、ADAS/IVIワークロードへの高い拡張性 |
クラウド/データセンター：Arm Neoverse CSS
ハイパースケール・クラウドプロバイダーにとって、最適なコンピューティングを大規模に提供することは最重要課題です。パフォーマンスはもちろん、エネルギー効率と熱設計電力（TDP）は、管理能力、信頼性、デプロイの容易さと同様、運用コストに直接影響を及ぼします。こうした競争の激しい環境では、世代ごとの進化に遅れを取ることは決して許されません。コア数が増えるのに伴ってメモリ、相互接続、周辺機器も大規模になるインフラストラクチャSoCは、物理的にも最大規模の設計となります。
Arm Neoverse CSSは、以下の点を考慮した設計となっています。
- 高性能かつ高効率な同一のNeoverse CPUコアを数十から数百規模で搭載
- Arm独自のスケーラブルなCMNメッシュ相互接続と、システムを制御する主要コンポーネントを統合
- 事前統合・事前検証済みのRTLパッケージと構成オプションにより、PPA（消費電力、パフォーマンス、実装面積）をさらに最適化
Neoverse CSSは、高性能なインフラストラクチャ・ソリューションの開発を加速し、最初のシリコン製造までの期間を最大12カ月短縮します。この仕組みにより、パートナーはシステム運用の複雑さに煩わされることなく、パフォーマンスと効率性を大規模な環境下で実現することに専念できます。
ADTechnology、Microsoft、NeuReality、XSight Labsなどの企業はいずれもNeoverse CSSを活用しており、AIデファインドのクラウドデータセンターとネットワークの増強に向けて新世代シリコンを構築し、世界中から注目と投資を集めています。
モバイル：Arm Lumex CSS
モバイルソリューションからAR/VRウエアラブル端末に至るまで、今日のコンシューマー機器には、ピーク時のパフォーマンスとバッテリー制約下での電力効率に加えて、確固たる差別化が求められます。Arm Lumex CSS（近日発売予定）は、SoC設計者とOEMが、以下の3つの要件により迅速に対応することを可能にします。
- 高度に構成可能なモジュール型コンポーネントにより、Lumex CSSを使用するチップ設計者は、幅広いフォームファクターとワークロードに合わせてソリューションを自由にカスタマイズできます。Armはパートナー企業と協力し、顧客企業の製品目標に応じてカスタマイズされた物理クラスター実装を設計できます。
- 最新のArmv9 CPUコアとMali GPUコアの組み合わせ、最適化されたフィジカルIP（テープアウト対応のGDSII実装など）、高速キャッシュメモリにより、市場投入期間を短縮して、最先端のプロセスノードでクラス最高のパフォーマンスを発揮できます。
- パートナー企業は業界をリードする性能指標を活用することで、製品サイクルを短縮し、幅広いデバイス層へと展開できます。一方、消費者は、より応答性と電力効率に優れた没入型の体験を楽しめます。
Arm Lumex CSSは、コンポーネント単位での構成にも、CSSの機能を最大限に活用する設計にも対応しており、モバイルパートナーの多様なニーズに応じた最適なソリューションを提供できます。
Armの現行世代のCSS for Clientは、Samsung Flip 7などの世界を代表するモバイルのパートナー企業に採用されており、各社は市場投入期間を短縮し、高コストのシリコンスピンを削減しつつ、フラッグシップ性能を達成することができます。CSSを堅牢な基盤として活用することにより、パートナー企業は研究開発業務を機能のカスタマイズに集中させ、イノベーションの差別化を推進し、エンドユーザー体験を向上させています。
オートモーティブ：Arm Zena CSS
AIを活用した独自のユーザー体験と高度な安全機能で差別化を図りつつ、開発サイクルを短縮し、競争の激化に対応し続けることは、自動車メーカーが直面する大きな課題です。こうした要件を満たす上で必要なのは、統合の負担を軽減し、イノベーションのためにリソースを解放してくれる、信頼性の高い演算基盤です。ほぼすべての大手自動車メーカーはすでに、自社の車載プラットフォームでArmを活用しており、Armは次世代の車載コンピューティングに最適な選択肢となっています。
Armv9 Automotive Enhanced（AE）テクノロジーをベースとするArm Zena CSSの特長は以下の通りです。
- 高性能コンピューティング、セーフティアイランド、ランタイム・セキュリティ・エンジンを備えた事前検証済みかつ安全性に対応したプラットフォームが、チップの設計期間を最大12カ月短縮し、ソフトウエアの準備期間を最大2年短縮します。
- 先進運転者支援システム（ADAS）、中央演算、車載インフォテインメント（IVI）のユースケースによるスケーラブルな演算基盤は、モノリシック設計とチップレットベース設計の両方に対応しており、プラットフォームやパフォーマンス層を問わず、再利用性を最大化します。
- アクセラレーターやパートナー企業独自のロジックをシームレスに統合できる標準化された演算プラットフォームを搭載。これにより、車載エコシステムは実績ある基盤を活用しつつ、AI対応ワークロードの進化に合わせてSoCをカスタマイズできます。
Zena CSSにより、パートナー企業は、安全認証を取得した、業界から信頼される演算プラットフォームのサポートを活用し、AIデファインド・ビークルをより迅速かつ確実に市場投入できます。すでに、大手EVメーカーを含む主要な自動車メーカーや半導体メーカーが、Zena CSSのライセンス契約を締結、あるいは協議の最終段階に入っています。
IoTとエッジAI：Armv9エッジAIプラットフォーム
スマートサーモスタットから視覚ベースの高度なロボットシステムに至るまで、IoTを取り巻く環境は大規模かつ多様で、スピード、拡張性、柔軟性が求められます。産業グレードのエッジAI向けに設計されたArmv9エッジAIプラットフォームは、Arm Cortex-A320 CPUとArm Ethos-U85 NPUを統合しています。これにより10億以上のパラメーターのモデルを実行してスケーラブルな性能を発揮し、消費電力や実装面積に制約のある環境でのリアルタイム推論と意思決定に対応します。
このプラットフォームはArmv9のセキュリティ機能とAIコンピューティング機能に対応しており、開発者は、Armの広範なエコシステムに支えられた、エッジAIをより迅速に展開する手段を得られます。
今後の展望
コンピューティングは、さらに分散化と用途特化が進み、あらゆる業界でより中心的な役割を担うようになっています。クラウドからエッジまで、新世代のシリコン技術が次々と登場しており、その多くはArmベースです。Arm CSSは、AI時代に向けたArmの「プラットフォームファースト」のビジョンを具現化したもので、パフォーマンスだけでなく、柔軟性や拡張性、そして実環境に最適化されたコンピューティングを実現します。
ワークロードの進化に合わせて、Armのプラットフォームも進化します。Arm CSSを活用することで、パートナーは市場投入期間を短縮し、パフォーマンスと効率性を大幅に高め、さまざまな市場でスケーラブルなイノベーションを実現できます。世界で最も柔軟かつ電力効率に優れた演算プラットフォームによって、Armはエコシステムに長期的な価値を創出しており、未来を形づくるアイデアを支えています。
関連リンク
英語記事：Building Smarter, Faster: How Arm Compute Subsystems Accelerate the Future of Chip Design
Armとは
