CCD（シーシーディー）

2025年10月23日

CCD（シーシーディー）

英語表記: CCD (Core Complex Die)

概要

CCD（Core Complex Die）は、AMDの「Zenマイクロアーキテクチャ」において、CPUコア群とL3キャッシュを統合した最小単位の物理的な半導体ダイ（チップレット）です。これは、AMD系アーキテクチャの最大の特徴であるモジュラー設計（チップレット設計）を実現するための根幹となるコンポーネントです。高性能なマルチコアプロセッサを、製造効率とコスト効率を両立させながら実現するために考案されました。CCDは、単体では動作せず、必ずI/O Die（IOD）と高速なInfinity Fabricで接続されて、一つのCPUパッケージとして機能します。

詳細解説

CCDは、マイクロアーキテクチャの進化において、いかにコア数を増やし、性能を向上させるかという課題に対するAMDの革新的な回答です。従来のCPUは、すべてのコア、キャッシュ、メモリコントローラ、I/O機能を一つの巨大なモノリシック（一枚岩）なダイ上に集積するのが一般的でした。しかし、ダイサイズが大きくなると、製造時の歩留まり（良品率）が急激に悪化し、コストが高騰するという問題がありました。

CCDの目的と構造

ZenマイクロアーキテクチャにおけるCCDの主な目的は、「スケーラビリティ（拡張性）」と「製造歩留まりの改善」です。

スケーラビリティの確保:
AMDは、高性能な演算コア部分（CPUコアとL3キャッシュ）をCCDという小さなダイに閉じ込め、このCCDを複数個搭載することで、プロセッサ全体のコア数を柔軟に増減できるようにしました。例えば、デスクトップ向けのRyzenプロセッサは1つまたは2つのCCDで構成されますが、データセンター向けのEPYCプロセッサでは最大8つのCCDを組み合わせて、非常に多数のコアを実現しています。これは、AMD系アーキテクチャがIntel 64やARMといった他のアーキテクチャと一線を画す、決定的な構造的特徴です。
製造コストの最適化:
演算コアは、最新の微細な製造プロセス（例：7nmや5nm）を適用することで、高性能化が図られます。しかし、I/O機能（メモリコントローラやPCI Expressなど）は、そこまで最新のプロセスを必要としません。AMDは、高性能が求められる演算部分をCCDとして最新プロセスで製造し、それ以外のI/O機能をIOD（I/O Die）として、比較的安価で成熟したプロセスで製造することを可能にしました。これにより、全体として製造コストを大幅に抑えることに成功しています。

動作の仕組み

各CCD内部には、Zen世代によって構成は異なりますが、通常、複数のCPUコアがまとまった「CCX（Core Complex）」と、それらに共有される大容量のL3キャッシュが含まれています。CCD同士、およびCCDとIODとの通信は、AMD独自の高速インターコネクト技術である「Infinity Fabric」を通じて行われます。

ユーザーがプログラムを実行すると、オペレーティングシステムはタスクを処理するために特定のコアに割り当てます。このとき、複数のコアが異なるCCDに分散している場合、データはInfinity Fabricを通って異なるCCD間を移動します。この通信速度と効率が、Zenマイクロアーキテクチャ全体の性能を決定する重要な要素となります。

AMDのZenマイクロアーキテクチャが、マイクロアーキテクチャの歴史において革新的なのは、このCCDというモジュラー設計を採用した点に他なりません。これにより、AMDは高性能CPU市場での競争力を劇的に回復させることができたのです。

具体例・活用シーン

CCDの設計思想を理解する最も簡単な方法は、「モジュラー住宅」や「レゴブロック」に例えることです。

例え話：高性能なオフィスビル

高性能なCPUパッケージ全体を、巨大なハイテクオフィスビルだと想像してみてください。

モノリシックな設計（従来のCPU）: 従来の設計では、この巨大ビル全体を一度に、一つの巨大な現場で最初から最後まで建設する必要がありました。もし途中で基礎や柱にわずかな欠陥が見つかれば、ビル全体を廃棄するか、大規模な修繕が必要になり、非常にコストがかかりました。
CCD設計（Zenアーキテクチャ）: AMDの設計では、実際の業務（演算処理）を行うオフィスフロアの部分を、CCDという標準化された「プレハブユニット」として、専門の工場（最新の微細プロセス工場）で大量生産します。そして、このユニットを、中央のインフラストラクチャハブ（IOD：I/O Die）に後から組み付けます。

もし、あるCCDユニットの製造中に小さな欠陥（不良なコア）が発生したとしても、廃棄するのはその小さなユニットだけで済みます。巨大なビル全体を捨てる必要はありません。このため、製造歩留まりが大幅に改善され、結果として、より多くのコアを搭載したCPUを低価格で市場に提供できるようになったのです。

この「小さな高性能部品を組み合わせて巨大なシステムを作る」という戦略こそが、AMDがZenアーキテクチャをマイクロアーキテクチャの競争において成功させた鍵であると言えます。

資格試験向けチェックポイント

CCDは、特に応用情報技術者試験や高度試験において、現代のCPUアーキテクチャのトレンドとして問われる可能性のある重要な概念です。ITパスポートや基本情報技術者試験では直接的な出題は少ないかもしれませんが、マルチコア技術や半導体の製造技術に関連して出題される可能性があります。

出題パターン１：CCDの役割
- CCDが、AMDのZenアーキテクチャにおける「チップレット（Chiplet）」設計の基本単位であることを理解しておきましょう。特に、CPUコアとL3キャッシュを統合している点を押さえてください。
出題パターン２：モジュラー設計の利点
- CCDを採用する最大の理由が、「製造歩留まりの向上」と「コスト削減」、そして「コア数のスケーラビリティ（拡張性）」にあることを問う問題が出やすいです。ダイサイズを小さく保つことが歩留まり向上に繋がるという因果関係を覚えておきましょう。
出題パターン３：関連技術
- CCD同士、またはCCDとIODを接続する技術が「Infinity Fabric」であることを覚えておく必要があります。これは、異なるダイ間のデータ転送速度とレイテンシ（遅延）に直結する重要な要素です。
出題の文脈:
- この用語は、通常、「マイクロアーキテクチャ」の進化、特に「マルチコア技術」や「半導体製造技術」の進歩に関連付けて出題されます。「Intelのモノリシック設計との対比」で問われることもあります。