Apples M3-brikke: Forutsi ytelsesgevinstene

Med introduksjonen av M2 Ultra, bringer oss Mac Studio-oppdateringer og Mac Pro med det har Apple fullført overgangen fra Intel og pakket inn M2-familien av prosessorer.

Nå ser alle øyne fremover mot M3. Rapporter sier det Apple tester allerede nye bærbare datamaskiner med M3 og den første evt kommer senere i år. Vi vet ikke mye om M3 ennå, bortsett fra at den sannsynligvis vil bli laget ved hjelp av TSMCs 3nm-produksjonsprosess.

Hvis vi vil ha en ide om hva vi kan forvente med M3, kan vi se på utviklingen av M-seriens prosessorer og hvordan de forholder seg til A-serien som brukes i iPhones og iPads. Ingen vet egentlig hva M3 vil bringe før Apple forteller oss det, men vi kan bruke fortiden til å forutsi fremtiden.

Hvordan M3 forholder seg til A16

Når vi estimerte ytelsen til M2-prosessoren tidlig i fjor baserte vi våre antakelser på et enkelt konsept: akkurat som M1 i hovedsak er en stor A14 med noen få justeringer, ville M2 være en stor A15. Hvis du ser på ytelsesforskjellen mellom A15 og A14, kan du estimere ytelsesgapet mellom M2 og M1.

Det viste seg ganske bra - spådommene våre var ikke langt unna. Vi tror M3 vil være basert på de samme arkitektoniske oppdateringene som finnes i A16, bare igjen med flere kjerner og noen få andre justeringer. Er det rettferdig å si at M3 vil ha samme ytelsesgap over M2 som A16 har over A15? Det er sannsynligvis en forenkling, men det er det beste stedet å starte for enhver diskusjon om en prosessor som fortsatt er minst et par måneder unna.

TSMCs 3nm-prosess

Alle ryktene så langt sier at M3 vil være en 3nm-brikke, produsert av Apples partner TSMC. Det er en grunn til at vi kanskje ikke ser et M3-basert produkt i år, faktisk. TSMCs 3nm-prosess er fortsatt en begynnende prosess med en relativt liten produksjonskapasitet, og Apple bruker alt bare for A17 i iPhones denne høsten. De større (og lavere volum) brikkene i M-serien må vente på at TSMCs produksjonskapasitet øker, og det vil kanskje ikke skje før i 2024.

Men uavhengig av timing, gir dette skiftet i produksjonen en liten rynke i ytelsesestimatene våre. A14, A15, A16, M1 og M2 ble alle laget på forskjellige versjoner av TSMCs 5nm-prosess. Hoppet til 3nm er en ganske stor sak - det gir langt større tetthet og bør tillate enten raskere klokkehastigheter, lavere effekt, eller kanskje litt av begge deler.

Jo større tetthet betyr at Apple vil ha plass til flere kjerner, mer cache eller andre funksjoner for å gjøre M3 til et større sprang fra A16s design enn M2 var til A15.

M3: Anslag for CPU-ytelse

La oss starte med å ta en titt på utviklingen av enkeltkjernes CPU-ytelse for nyere brikker i A-serien. Vi ser på en gevinst på rundt 9-10 % i Geekbench 6.1, år over år.

Forbedringer i multi-core ytelse har vært høyere, i området 15-20 prosent hvert år, til og med selv om alle tre brikkene har samme kjerneantall: to høyytelseskjerner og fire høyeffektive kjerner.

Hvordan vil dette oversettes til M3-ytelse? Vi starter med M2-skårene og legger deretter til den samme ytelsesforskjellen som vi så mellom A15 (som M2 er basert på) og A16 (som M3 kan være basert på). Og dette er hva vi finner...

En enkeltkjernes poengsum på rundt 2100 eller så vil sette M3 i samme liga som Intels 11. generasjons (Rocket Lake) CPUer. Den raskeste Intel og AMD stasjonære prosessorer i dag scorer rundt 3000 eller bare litt mindre, og de beste bærbare brikkene er på 2400-2500 område. Intel og AMD har gjort store forbedringer siden M1 sjokkerte prosessorindustrien med sin ytelse og effektivitet, og Apple må levere et overraskende stort ytelsessprang i enkeltkjerneytelse med M3 til hold følge. Men det har alltid vært i multi-core ytelse der Apple skinner, og det ville ikke vært så annerledes med M3.

En multi-core Geekbench-score på nesten 9 800 for M3 antar at Apple leverer den samme multi-core ytelsesøkningen som den gjorde med A16, men gjør ikke anta en økning i kjernetall over M2. Det samme gjelder M3 Max-score på over 16 000. Selv om det er gode resultater, scorer de beste stasjonære CPUene fra Intel og AMD for tiden rundt 20 000.

Poengsummen på 16 000 er på linje med de beste Intel/AMD bærbare brikkene i dag, og 9 800 er bare konkurransedyktig hvis du ser på konkurrenter med svært makt.

Derimot, Bloombergs Mark Gurman rapporterte at en versjon av M3 Pro i testing nå har 12 kjerner: seks høyytelses og seks høyeffektive. Hver M2 har fire effektivitetspoeng, så det kan være at Apple legger til et par effektivitetskjerner til minst M3 Pro/Max og kanskje hele M3-linjen. Skulle det skje, kan du se multi-core ytelse gå opp med 1000 poeng eller så.

Innen M3-produktene kommer på markedet, forventes Intel og AMD å ha en ny generasjons prosessorer tilgjengelig som vil heve ytelsen og effektiviteten ytterligere.

M3 og M3 Max GPU ytelsesestimater

Når du forutsier GPU-ytelse, endrer ting seg litt. Apple la til GPU-kjerner til M2 og ser ut til å gjøre det samme med M3-generasjonen. M2 tok de maksimale GPU-kjernene fra åtte til 10, M2 Pro fra 16 til 19, og M2 Max fra 32 til 38. (M2 Ultra er to M2 Max-brikker sydd sammen.)

Den Mark Gurman-lekkasjen sa at basismodellen M3 Pro hadde 18 GPU-kjerner, en økning på to kjerner i forhold til basismodellen M2 Pro; den fullt utstyrte M3 Pro kan derfor ha 20-24. Fra det kan vi utlede at M3 ville ha 10-12, og M3 Max 40-48 GPU-kjerner.

Her er hvordan GPU Compute-ytelsen i Geekbench 6 ser ut på Apples A-serie-brikker.

Hva kommer det til å gjøre med GPU-ytelsen? Vår vurdering tar spranget fra A15 til A16 og gjelder det for M-serien.

For GPU-beregningsytelse ved bruk av Metal API, betyr det score som nærmer seg 45 000 for M3 og over 155 000 for M3 Max. Dette er respektable tall, men langt bak de beste grafikkortene på PC-siden, som scorer mellom 250-300k på OpenCL-versjonen av denne benchmarken. De beste Radeon-kortene som brukes med Intel-baserte Mac-er scorer over 200 000. Du kan legge til omtrent 10 prosent til disse poengsummene hvis Apple øker kjerneantallet som forventet.

Selvfølgelig vil ingen av disse passe i en bærbar datamaskin. Å presse så mye GPU-ytelse du kan inn i en enkelt system-på-brikke med delt minne er Apples spill nå, og det betyr stor kraft og termisk ytelse. De raskeste resultatene kommer til å bli dominert av strømkrevende stasjonære deler som kan bruke hundrevis av watt hver til CPU og GPU, og det er nå utelukkende domenet til Windows- og Linux-PCer.

Hastigheten som en GPU kan kjøre beregningsalgoritmer med er én ting, men det som virkelig gjør folk begeistret er 3D-grafikkytelse for avanserte spill. Grafikkytelsen forbedret seg mye fra A14 til A15 takket være tillegget av en femte GPU-kjerne, men A16 fortsatt klarte å presse ut mer enn 12 prosent mer ytelse samtidig som de holdt samme kjernetelling, hovedsakelig takket være bruken av raskere hukommelse.

M-serien fortsetter å legge til kjerner og forventes å legge dem til igjen. Vårt estimat viser et respektabelt løft i ytelse, men igjen, dette kommer ikke i nærheten av strømkrevende grafikkort. Selv om du legger til 10 prosent til våre estimater for ytterligere kjerner.

En poengsum på 28 000 for M3 Max setter den i samme ballpark som en GeForce RTX 3070. Imponerende for en stor system-på-brikke som kan gå inn i en bærbar PC, men praktisk utklasset av de beste stasjonære GPUene i dag med stor margin.

Apple kan likevel overraske oss

Våre ytelsesforutsetninger tar selvfølgelig en titt på spranget fra A15 til A16 og antar det samme spranget fra M2 til M3. Men hvis alle ryktene er sanne, vil M3 hoppe til en ny 3nm produksjonsprosess, som potensielt kan tillate en stor økning i transistorantall. Det sikre alternativet er at M3 vil være til M2 nøyaktig hva A16 var for A15, men jeg håper på mer.

Dette kan manifestere seg på mange måter: flere kjerner, mer cache eller til og med grunnleggende designendringer for å øke gjennomstrømningen. Ryktene om et par ekstra effektivitetskjerner er rimelige, men det ville vært plass til en eller to høyytelseskjerner til. Eller, kjernene med høy ytelse følger kanskje ikke arkitekturen til A16 i det hele tatt - kanskje Apple hadde tid til å innlemme det neste designet, det som sannsynligvis vises i A17.

GPU-arkitekturen begynner å bli litt gammel og endret seg egentlig ikke i A16-generasjonen. Kanskje M3 vil ha en helt ny GPU-kjernedesign? Er det for mye å håpe på strålesporingsakselerasjon?

Og selvfølgelig er AI og maskinlæring superviktig for Apple. En oppgradert Neural Engine er slett ikke utelukket.

Jeg klaget over at A16 var egentlig en A15+, en brikke med lite mer å vise til enn økte klokkehastigheter og raskere minne. Det har blitt spekulert i at den originale A16-designen var mer avvikende fra A15 og var ment å være en 3nm-brikke. Men TSMCs prosess var ikke klar i tide til å lage titalls millioner iPhones i fjor høst, så vi fikk en finjustert A15 i stedet. Men med M3 som muligens kommer mye senere, vil den kanskje bruke noen av designendringene og forbedringene som opprinnelig var ment for A16 som aldri kom til.

Da M1 ble utgitt, ble hele CPU-industrien satt på hælene. Innen M3 slippes vil det være over tre år siden, og både Intel og AMD har hatt tid til å gjøre justeringer, og presse ytelsen og effektiviteten til nye høyder. Hvis Apple skal fortsette å imponere med ytelsen og effektiviteten, er M3 nødt til å levere mer enn det samme ytelsesspranget vi fant i M2. Det må være mer enn A15-til-A16-overgangen som overføres til bærbare og stasjonære brikker. Spranget til en 3nm-prosess gir Apple muligheten til å gjøre mye mer for å skille M3 fra forgjengeren enn det gjorde med 5nm A16, og for å beskytte ryktet må den.