Chip M3 di Apple: prevedere i miglioramenti delle prestazioni

Con l'introduzione di M2 Ultra, ci ha portato Aggiornamenti Mac Studio e il Mac Pro con esso, Apple ha completato la sua transizione da Intel e ha concluso la famiglia di processori M2.

Ora, tutti gli occhi sono rivolti a M3. Lo dicono i rapporti Apple sta già testando nuovi laptop con l'M3 e il primo forse in arrivo entro la fine dell'anno. Non sappiamo ancora molto sull'M3, tranne per il fatto che probabilmente sarà realizzato utilizzando il processo di produzione a 3 nm di TSMC.

Se vogliamo avere un'idea di cosa aspettarci con l'M3, possiamo osservare l'evoluzione dei processori della serie M e come si relazionano con la serie A utilizzata su iPhone e iPad. Nessuno sa davvero cosa porterà l'M3 fino a quando Apple non ce lo dice, ma possiamo usare il passato per prevedere il futuro.

Come la M3 si relaziona con la A16

Quando noi stimato le prestazioni del processore M2 all'inizio dello scorso anno, abbiamo basato le nostre ipotesi su un concetto semplice: proprio come l'M1 è essenzialmente un grande A14 con alcune modifiche, l'M2 sarebbe un grande A15. Se osservi la differenza di prestazioni tra A15 e A14, puoi stimare il divario di prestazioni tra M2 e M1.

È andata piuttosto bene: le nostre previsioni non erano lontane. Riteniamo che l'M3 si baserà sugli stessi aggiornamenti architetturali trovati nell'A16, solo con più core e poche altre modifiche. È giusto dire che l'M3 avrà lo stesso divario di prestazioni rispetto all'M2 dell'A16 rispetto all'A15? Questa è probabilmente una semplificazione eccessiva, ma è il punto di partenza migliore per qualsiasi discussione su un processore a cui mancano ancora almeno un paio di mesi.

Il processo a 3 nm di TSMC

Tutte le voci finora dicono che l'M3 sarà un chip da 3 nm, prodotto dal partner di Apple TSMC. Questo è uno dei motivi per cui quest'anno potremmo non vedere un prodotto basato su M3. Il processo a 3 nm di TSMC è ancora un processo nascente con una capacità di produzione relativamente piccola e Apple lo sta utilizzando solo per l'A17 negli iPhone questo autunno. Quei chip della serie M più grandi (e di volume inferiore) devono attendere l'aumento della capacità di produzione di TSMC e ciò potrebbe non accadere fino al 2024.

Ma indipendentemente dai tempi, questo cambiamento nella produzione mette una piccola ruga nelle nostre stime delle prestazioni. L'A14, l'A15, l'A16, l'M1 e l'M2 sono stati tutti realizzati con varie versioni del processo a 5 nm di TSMC. Il salto a 3 nm è un grosso problema: porta una densità molto maggiore e dovrebbe consentire velocità di clock più elevate, potenza inferiore o forse un po 'di entrambi.

La maggiore densità significa che Apple avrà lo spazio per più core, più cache o altre funzionalità per rendere l'M3 un salto più grande dal design dell'A16 rispetto all'M2 all'A15.

M3: stime delle prestazioni della CPU

Iniziamo dando un'occhiata all'evoluzione delle prestazioni della CPU single-core per i recenti chip della serie A. Stiamo osservando un guadagno di circa il 9-10% in Geekbench 6.1, anno dopo anno.

I miglioramenti nelle prestazioni multi-core sono stati maggiori, addirittura del 15-20 percento ogni anno sebbene tutti e tre i chip abbiano lo stesso numero di core: due core ad alte prestazioni e quattro ad alta efficienza core.

Come si tradurrà questo in prestazioni M3? Iniziamo con i punteggi M2 e poi aggiungiamo la stessa differenza di prestazioni che abbiamo visto tra A15 (su cui si basa M2) e A16 (su cui potrebbe essere basato M3). E questo è quello che troviamo...

Un punteggio single-core di circa 2100 o giù di lì metterebbe l'M3 nella stessa lega delle CPU Intel di 11a generazione (Rocket Lake). Il più veloce Le CPU desktop Intel e AMD oggi ottengono un punteggio di circa 3.000 o poco meno, e i chip per laptop con le prestazioni più elevate sono tra 2.400 e 2.500 allineare. Intel e AMD hanno apportato grandi miglioramenti da quando l'M1 ha scioccato l'industria dei processori con le sue prestazioni e efficienza e Apple dovrà offrire un salto prestazionale sorprendentemente grande nelle prestazioni single-core con M3 a tenersi al passo. Ma è sempre stato nelle prestazioni multi-core che Apple brilla, e non sarebbe troppo diverso con l'M3.

Un punteggio Geekbench multi-core di quasi 9.800 per l'M3 presuppone che Apple offra lo stesso aumento delle prestazioni multi-core che ha ottenuto con l'A16, ma non non ipotizzare un aumento del numero di core rispetto a M2. Lo stesso vale per il punteggio M3 Max di oltre 16.000. Sebbene questi siano buoni punteggi, le migliori CPU desktop di Intel e AMD attualmente ottengono circa 20.000.

Il punteggio di 16.000 è in linea con i migliori chip per laptop Intel/AMD odierni e 9.800 è competitivo solo se si guardano concorrenti molto limitati dal punto di vista energetico.

Tuttavia, Lo ha riferito Mark Gurman di Bloomberg che una versione dell'M3 Pro in fase di test ha ora 12 core: sei ad alte prestazioni e sei ad alta efficienza. Ogni M2 ha quattro punteggi di efficienza, quindi potrebbe essere che Apple stia aggiungendo un paio di core di efficienza almeno all'M3 Pro/Max e forse all'intera linea M3. In tal caso, potresti vedere le prestazioni multi-core aumentare di circa 1.000 punti.

Quando i prodotti M3 arriveranno sul mercato, Intel e AMD dovrebbero disporre di processori di nuova generazione che innalzeranno ulteriormente l'asticella delle prestazioni e dell'efficienza.

Stime delle prestazioni della GPU M3 e M3 Max

Quando si prevedono le prestazioni della GPU, le cose cambiano leggermente. Apple ha aggiunto i core GPU alla M2 e sembra probabile che faccia lo stesso con la generazione M3. L'M2 ha portato il numero massimo di core GPU da 8 a 10, l'M2 Pro da 16 a 19 e l'M2 Max da 32 a 38. (L'M2 Ultra è composto da due chip M2 Max cuciti insieme.)

Quella fuga di notizie di Mark Gurman diceva che il modello base M3 Pro aveva 18 core GPU, un aumento di due core rispetto al modello base M2 Pro; l'M3 Pro completamente equipaggiato può quindi avere 20-24. Da ciò possiamo dedurre che l'M3 avrebbe 10-12 e l'M3 Max 40-48 core GPU.

Ecco come appaiono le prestazioni di GPU Compute in Geekbench 6 sui chip della serie A di Apple.

Che effetto avrà sulle prestazioni della GPU? La nostra stima fa il salto da A15 ad A16 e lo applica alla serie M.

Per le prestazioni di calcolo della GPU utilizzando l'API Metal, ciò significa punteggi che si avvicinano a 45.000 per M3 e oltre 155.000 per M3 Max. Queste sono cifre rispettabili, ma lontano dietro le migliori schede grafiche sul lato PC, che ottengono un punteggio compreso tra 250 e 300k nella versione OpenCL di questo benchmark. Le migliori schede Radeon utilizzate con i Mac basati su Intel ottengono un punteggio di oltre 200.000. Puoi aggiungere circa il 10 percento a quei punteggi se Apple aumenta il numero di core come previsto.

Naturalmente, nessuno di questi si adatterà a un laptop. Spremere quante più prestazioni della GPU possibile in un singolo sistema su chip con memoria condivisa è il gioco di Apple ora, e questo significa grande potenza e prestazioni termiche. I punteggi più veloci saranno dominati da parti desktop assetate di energia che possono dedicare centinaia di watt ciascuna alla CPU e alla GPU, e questo è ora esclusivamente il dominio dei PC Windows e Linux.

La velocità con cui una GPU può eseguire algoritmi computazionali è una cosa, ma ciò che entusiasma davvero le persone sono le prestazioni grafiche 3D per i giochi di fascia alta. Le prestazioni grafiche sono migliorate molto passando dall'A14 all'A15 grazie all'aggiunta di un quinto core GPU, ma l'A16 continua è riuscito a ottenere più del 12% di prestazioni in più mantenendo lo stesso numero di core grazie soprattutto all'uso di più veloci memoria.

La serie M continua ad aggiungere core e dovrebbe aggiungerli di nuovo. La nostra stima mostra un rispettabile aumento delle prestazioni, ma ancora una volta, questo non si avvicina neanche lontanamente alle schede grafiche assetate di energia. Anche se aggiungi il 10 percento alle nostre stime per i core aggiuntivi.

Un punteggio di 28.000 per l'M3 Max lo colloca nello stesso campo di gioco di una GeForce RTX 3070. Impressionante per un grande sistema su chip che può entrare in un laptop, ma facilmente surclassato dalle migliori GPU desktop oggi con un ampio margine.

Apple potrebbe ancora sorprenderci

Naturalmente, le nostre ipotesi sulle prestazioni danno un'occhiata al salto da A15 ad A16 e ipotizzano lo stesso salto da M2 a M3. Ma se tutte le voci sono vere, l'M3 passerà a un nuovo processo di produzione a 3 nm, che può potenzialmente consentire un notevole aumento del numero di transistor. La scommessa sicura è che l'M3 sarà per l'M2 esattamente come l'A16 era per l'A15, ma spero in qualcosa di più.

Ciò potrebbe manifestarsi in molti modi: più core, più cache o persino modifiche di progettazione fondamentali per aumentare il throughput. Le voci di un paio di core più efficienti sono ragionevoli, ma ci sarebbe spazio per uno o due core ad alte prestazioni in più. Oppure, i core ad alte prestazioni potrebbero non seguire affatto l'architettura dell'A16, forse Apple ha avuto il tempo di incorporare il design successivo, quello che probabilmente apparirà nell'A17.

L'architettura della GPU sta diventando un po' vecchia e non è cambiata davvero nella generazione A16. Forse M3 avrà un design del core della GPU completamente nuovo? È troppo sperare in un'accelerazione del ray tracing?

E, naturalmente, l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico sono estremamente importanti per Apple. Un Neural Engine aggiornato non è affatto fuori questione.

Mi sono lamentato che il A16 era essenzialmente un A15+, un chip con poco più da mostrare che velocità di clock aumentate e memoria più veloce. È stato ipotizzato che il design originale dell'A16 fosse più divergente rispetto all'A15 e doveva essere un chip da 3 nm. Ma il processo di TSMC non era pronto in tempo per realizzare decine di milioni di iPhone lo scorso autunno, quindi abbiamo ottenuto un A15 ottimizzato. Ma con M3 che potrebbe arrivare molto più tardi, forse utilizzerà alcune delle modifiche e dei miglioramenti del design originariamente previsti per A16 che non sono mai stati realizzati.

Quando è stato rilasciato l'M1, l'intero settore delle CPU è stato arretrato. Quando verrà rilasciato l'M3, saranno trascorsi più di tre anni e sia Intel che AMD hanno avuto il tempo di apportare modifiche, spingendo le prestazioni e l'efficienza a nuovi livelli. Se Apple continuerà a stupire con le sue prestazioni ed efficienza, l'M3 dovrà offrire più dello stesso salto prestazionale che abbiamo riscontrato nell'M2. Dovrà essere qualcosa di più della transizione da A15 ad A16 trasferita su chip per laptop e desktop. Il passaggio a un processo a 3 nm offre ad Apple l'opportunità di fare molto di più per separare l'M3 dal suo predecessore rispetto a quanto ha fatto con l'A16 a 5 nm, e per proteggere la sua reputazione, deve farlo.