MacのメモリとGPU共有（UMA）とは？M1/M2チップの仕組みをわかりやすく解説

Apple純正のMチップが搭載されるまで、MacシリーズのGPUにはNVIDIA製やAMD製のGPUが搭載されていました。
しかし、2020年の11月10日にM1が発表されて以来、他社製のGPUを使用せず、Mチップに統合された自社製のGPUを使用しています。

この記事では、現在まで登場しているM1シリーズから最新のM4チップまでの各チップに搭載されているGPUについてまとめていきます！

M1のGPU（2020年11月10日）

初代M1は2020年11月10日に発表され、「MacBook Air」、「13インチMacBook Pro」、「Mac mini」に搭載され発売されました。

そんな初代M1には、約25,000のスレッドを同時に処理できる最大8コアの統合型GPUを搭載。
従来のintel製Macよりも少ないワット数で、複数の4Kビデオをスムーズにストリーミング再生したり、複雑な3Dシーンをレンダリングするなど複雑な作業をこなしたことで、Mチップの高い電力効率が大きく話題になりました。

Appleは発表当時、M1の統合型GPUは「世界で最も速い統合型グラフィックス」だと評しており、その評価に見合う高い性能を発揮しました。

M1 Pro、M1 MaxのGPU（2021年10月18日）

M1 ProとM1 Maxは、2021年10月18日に発表。
新型14インチ、16インチ「MacBook Pro」に搭載され発売されました。

M1 Proには最大16コアのGPUを搭載可能。
通常のM1よりも2倍高速、最大200GB/sのメモリ帯域幅でユニファイドメモリとのデータ転送が可能です。

一方、M1 Maxでは最大32コアのGPUを搭載可能で、グラフィックスパフォーマンスがM1よりも最大4倍高速になります。
電力効率では、Windowsノートパソコンに搭載されている最もハイエンドのGPUと同等のパフォーマンスを最大100ワット少ない電力で発揮します。

メモリ帯域幅は、M1 Proの2倍となる最大400GB/sに増加します。

M1 UltraのGPU（2022年3月8日）

M1 Ultraは2022年3月8日に発表。
新型「Mac Studio」に搭載され発売されました。

M1 Ultraは1からダイの構成を作るのではなく、xを専用設計のパッケージングテクノロジーである「UltraFusion」を使って2つのM2 Maxを接続しています。
そのため、M2 Ultraの性能はM2 Maxの単純2倍になっているのが特徴です。

M1 Ultraでは最大64コアのGPUを搭載可能で、WindowsパソコンのGPUよりも200ワット少ない電力で高速なパフォーマンスを発揮できます。

M2のGPU（2022年6月6日）

M2は2022年6月6日に発表。
「MacBook Air」と「13インチMacBook Pro」に搭載され発売されました。

M2では、M1よりも2コア多い最大10コアを搭載可能に。キャッシュとメモリ帯域幅が向上したことで、グラフィック性能が向上。
M1と比べて、最大の電力レベルで最大35パーセント高いパフォーマンスを達成するなど電力効率でも性能が向上しました。

M2 Pro、M2 MaxのGPU（2023年1月17日）

M2 ProとM2 Maxは、2023年1月17日に発表。
「Mac mini」や14インチ、16インチ「MacBook Pro」搭載され発売されました。

M2 Proでは、M1 ProのGPUと比べて3コア多い最大19コアを搭載可能。
M2の2倍となる200GB/sのメモリ帯域幅や、より大きいL2キャッシュを搭載、グラフィックス速度がM1 Proと比べて最大30パーセント高速になるなどパフォーマンスが向上しました。

M2 Maでは、M1 Maxよりも6コア多い最大38コアを搭載可能。
メモリ帯域幅は400GB/s、より大きくなったL2キャッシュを搭載。
グラフィックス速度がM1 Maxよりも最大30パーセント高速になっています。

M2 UltraのGPU（2023年6月5日）

M2 Ultraは2023年6月5日に発表。
「Mac Studio」と「Mac Pro」に搭載され発売されました。
初めて、「Mac Pro」にMチップが搭載されたことで、全Mac製品でのintelプロセッサからMチップへの移行が完了しました。

M2 UltraでもM1 Ultraと同じ「UltraFusion」を使って、2つのM2 Maxを接続し、1つのチップ（M2 Ultra）に仕上げています。

M2 Ultraは最大76コアのGPUを搭載可能。
メモリの帯域幅は800GB/s、M1 Ultra比べて最大12コア多くなっています。

M3、M3 Pro、M3 MaxのGPU（2023年10月30日）

M3、M3 Pro、M3 Maxは2023年10月30日に発表。
「MacBook Pro」と「iMac」に搭載され発売されました。

新しいM3チップファミリーのGPUには、リアルタイムでハードウェアのローカルメモリー使用量を割り当てる「Dynamic Caching」を搭載。
それぞれのタスクに必要な正確な量のメモリのみが使われるようになったことで、GPUの平均使用率が向上し、負荷の高いプロ向けアプリやゲームのパフォーマンスが向上しました。

また、「ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング」と「ハードウェアアクセラレーテッドメッシュシェーディング」を新しく搭載したことで、シーンと相互作用する光の特性をモデル化やリアルで物理的に正確な画像の作成、より視覚的に複雑なシーンの表現が可能に。

これらの機能や新しいグラフィックスアーキテクチャによりM1チップファミリーよりも最大2.5倍の速度でプロ向けアプリを実行可能。
M1と同じパフォーマンスを約半分の電力で実現でき、ピーク時には最大65パーセント高いパフォーマンスを発揮できるようになりました。

M3では、これらの次世代GPUを10コア搭載。
M3 Proでは最大18コア、M3 Maxでは最大40コアのGPUが搭載可能です。

M4のGPU（2024年5月7日）

M4は2024年5月7日に発表。
新型「iPad Pro」に搭載され発売されました。

M4では10コアのGPUを搭載。
M3チップファミリーのGPUに使われた次世代アーキテクチャを採用しているので、M4でも「Dynamic Caching」や「ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング」、「ハードウェアアクセラレーテッドメッシュシェーディング」の機能を利用できます。

M4チップ搭載機器は、未だiPad Proしか登場しておらず、これからMac bookシリーズやデスクトップシリーズに搭載されていくことが予想されます。

以上、歴代MチップシリーズのGPUまとめでした。