Chip M3 de Apple: predicción de ganancias de rendimiento
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Con la presentación del M2 Ultra, que nos trae actualizaciones de Mac Studio y Mac Pro, Apple completó su transición lejos de Intel y cerró la familia de procesadores M2.
Ahora todos los ojos están puestos en M3. Los informes indican que Apple ya está probando nuevas computadoras portátiles con la M3 y la primera podría llegar a finales de este año. Todavía no sabemos mucho sobre el M3, excepto que probablemente se fabricará utilizando el proceso de fabricación de 3nm de TSMC.
Si queremos tener una idea de qué esperar del M3, podemos ver la evolución de los procesadores de la serie M y su relación con la serie A utilizada en iPhones y iPads. Nadie sabe realmente lo que traerá el M3 hasta que Apple nos lo diga, pero podemos usar el pasado para predecir el futuro.
Cómo se relaciona el M3 con el A16
Cuando estimamos el rendimiento del procesador M2 a principios del año pasado, basamos nuestras suposiciones en un concepto simple: así como el M1 es esencialmente un gran A14 con algunos ajustes, el M2 sería un gran A15. Si observa la diferencia de rendimiento entre el A15 y el A14, puede estimar la diferencia de rendimiento entre el M2 y el M1.
Resultó bastante bien: nuestras predicciones no estaban muy lejos. Sospechamos que el M3 se basará en las mismas actualizaciones arquitectónicas que se encuentran en el A16, pero nuevamente con más núcleos y algunos otros ajustes. ¿Es justo decir que el M3 tendrá la misma diferencia de rendimiento con el M2 que el A16 con el A15? Probablemente sea una simplificación excesiva, pero es el mejor punto de partida para cualquier discusión sobre una CPU para la que todavía faltan al menos unos meses.
Proceso de 3nm de TSMC
Todos los rumores hasta ahora dicen que el M3 será un chip de 3 nm, fabricado por el socio de Apple, TSMC. Esa es una de las razones por las que es posible que no veamos un producto basado en M3 este año. El proceso de 3nm de TSMC todavía es un proceso incipiente con una capacidad de producción relativamente pequeña, y Apple solo lo usará para el A17 en los iPhone este otoño. Estos chips de la serie M más grandes (y menos voluminosos) tienen que esperar a que aumente la capacidad de fabricación de TSMC y eso podría no suceder hasta 2024.
Pero independientemente de cuándo, este cambio en la fabricación pone una pequeña arruga en nuestras estimaciones de rendimiento. El A14, A15, A16, M1 y M2 se fabricaron en diferentes versiones del proceso de 5nm de TSMC. El salto a 3 nm es un gran problema: brinda una densidad mucho mayor y debería permitir velocidades de reloj más rápidas, menor potencia o tal vez un poco de ambas.
La mayor densidad significa que Apple tendrá espacio para más núcleos, más caché u otras características para hacer que el M3 sea un salto más grande sobre el diseño A16 que el M2 en el A15.
M3: Estimaciones de rendimiento de la CPU
Comencemos observando cómo ha cambiado el rendimiento de la CPU de un solo núcleo para los chips recientes de la serie A. Observamos una ganancia de alrededor del 9-10 % en Geekbench 6.1, año tras año.
Fundición
Las mejoras en el rendimiento de varios núcleos han sido mayores, del orden del 15-20 % cada año, aunque los tres chips tienen la misma cantidad de núcleos: dos núcleos de alto rendimiento y cuatro núcleos de alta eficiencia.
Fundición
¿Cómo se traducirá esto en el rendimiento del M3? Comenzamos con las puntuaciones de M2, luego agregamos la misma diferencia de rendimiento que vimos entre el A15 (en el que se basa el M2) y el A16 (en el que se puede basar el M3). Y esto es lo que descubrimos…
Fundición
Una puntuación de un solo núcleo de alrededor de 2100 pondría al M3 en la misma liga que los procesadores Intel de 11.ª generación (Rocket Lake). Los procesadores de escritorio más rápidos de Intel y AMD hoy en día registran alrededor de 3000 o un poco menos, y los chips de computadora portátil de mayor rendimiento están entre 2400 y 2500. Intel y AMD han realizado grandes mejoras desde entonces. rendimiento y eficiencia, y Apple tendrá que ofrecer un salto de rendimiento sorprendentemente grande en el rendimiento de un solo núcleo con M3 para mantener el ritmo. Pero siempre ha sido en el rendimiento multinúcleo donde Apple brilla, y no sería muy diferente con el M3.
Fundición
Un puntaje de Geekbench multinúcleo de casi 9,800 para el M3 asume que Apple está brindando el mismo impulso de rendimiento multinúcleo que con el A16, pero no lo hace. no suponga un aumento en el número de núcleos durante M2. Lo mismo ocurre con el puntaje M3 Max de más de 16 000. Si bien estos son buenos puntajes, los mejores procesadores de escritorio de Intel y AMD actualmente obtienen alrededor de 20 000.
El puntaje de 16,000 está en línea con los mejores chips para computadoras portátiles Intel/AMD de la actualidad, y 9,800 solo es competitivo si observa a los competidores con mucha energía limitada.
Sin embargo, Mark Gurman de Bloomberg informó que una versión del M3 Pro bajo prueba ahora tiene 12 núcleos: seis de alto rendimiento y seis de alto rendimiento. Cada M2 tiene cuatro puntajes de eficiencia, por lo que Apple puede agregar algunos núcleos de eficiencia al menos al M3 Pro/Max y posiblemente a toda la línea M3. Si esto sucediera, es posible que vea un aumento del rendimiento de varios núcleos en alrededor de 1000 puntos.
Para cuando los productos M3 lleguen al mercado, se espera que Intel y AMD cuenten con procesadores de próxima generación que elevarán aún más el nivel de rendimiento y eficiencia.
Estimaciones de rendimiento de GPU M3 y M3 Max
Al predecir el rendimiento de la GPU, las cosas cambian un poco. Apple ha agregado núcleos de GPU al M2 y se espera que haga lo mismo con la generación M3. El M2 aumentó la cantidad máxima de núcleos de GPU de ocho a 10, el M2 Pro de 16 a 19 y el M2 Max de 32 a 38. (El M2 Ultra son dos chips M2 Max unidos).
Esta filtración de Mark Gurman indicó que el modelo base M3 Pro tenía 18 núcleos de GPU, un aumento de dos núcleos sobre el modelo base M2 Pro; por lo tanto, el M3 Pro completamente equipado puede tener 20-24. De esto podemos deducir que el M3 tendría 10-12 y el M3 Max GPU cores 40-48.
Así es como se ve el rendimiento de cómputo de la GPU en Geekbench 6 en los chips de la serie A de Apple.
Fundición
¿Qué hará esto para el rendimiento de la GPU? Nuestra estimación toma el salto de A15 a A16 y lo aplica a la serie M.
Fundición
Para el rendimiento de cómputo de la GPU con la API Metal, eso significa puntajes cercanos a 45 000 para el M3 y más de 155 000 para el M3 Max. Estos son números respetables, pero lejos detrás de las mejores tarjetas gráficas en el lado de la PC, que obtienen una puntuación de entre 250 y 300,000 en la versión OpenCL de este punto de referencia. Las mejores tarjetas Radeon utilizadas con Mac con procesador Intel obtienen más de 200 000 puntos. Puede agregar alrededor del 10% a estos puntajes si Apple aumenta el recuento de núcleos según lo planeado.
Por supuesto, ninguno de estos cabe en una computadora portátil. Aprovechar el mayor rendimiento posible de la GPU en un solo sistema en chip con memoria compartida es ahora el juego de Apple, lo que significa una potencia y un rendimiento térmico excepcionales. Los puntajes más rápidos estarán dominados por componentes de escritorio que consumen mucha energía y que pueden dedicar cientos de vatios cada uno a la CPU y GPU, y eso ahora es dominio exclusivo de las PC con Windows y Linux.
La rapidez con la que una GPU puede ejecutar algoritmos computacionales es una cosa, pero lo que realmente emociona a la gente es el rendimiento de gráficos 3D para juegos de alta gama. El rendimiento de los gráficos mejoró mucho al pasar del A14 al A15 gracias a la adición de un quinto núcleo de GPU, pero el A16 aún logró obtener un 12% más de rendimiento al tiempo que conservaba la misma cantidad de núcleos gracias en gran parte al uso de un procesador más rápido. memoria.
Fundición
La serie M continúa agregando núcleos y debería agregarlos nuevamente. Nuestra estimación muestra un aumento respetable en el rendimiento, pero nuevamente, no se acerca a las tarjetas gráficas que consumen mucha energía. Incluso si agrega un 10% a nuestras estimaciones para los núcleos adicionales.
Fundición
Un puntaje de 28,000 para el M3 Max lo coloca en el mismo estadio que una GeForce RTX 3070. Impresionante para un gran sistema en chip que puede caber en una computadora portátil, pero superado fácilmente por las mejores GPU de escritorio de la actualidad por un amplio margen.
Apple aún podría sorprendernos
Por supuesto, nuestras suposiciones de desempeño toman en cuenta el salto de A15 a A16 y asumen el mismo salto de M2 a M3. Pero si todos los rumores son ciertos, el M3 cambiará a un nuevo proceso de fabricación de 3 nm, lo que potencialmente puede permitir un gran aumento en la cantidad de transistores. Es una apuesta segura que el M3 será para el M2 exactamente lo que el A16 fue para el A15, pero espero más.
Esto puede manifestarse de muchas maneras: más núcleos, más caché o incluso cambios de diseño fundamentales para aumentar el rendimiento. Los rumores de unos cuantos núcleos más eficientes son razonables, pero habría espacio para uno o dos núcleos de rendimiento extra alto. O bien, es posible que los núcleos de alto rendimiento no sigan la arquitectura del A16 en absoluto; tal vez Apple haya tenido tiempo de incluir el próximo diseño, el que probablemente aparecerá en el A17.
La arquitectura de la GPU se está volviendo un poco vieja y realmente no ha cambiado en la generación A16. ¿Tal vez M3 tendrá un diseño de núcleo de GPU completamente nuevo? ¿Es demasiado esperar una aceleración del trazado de rayos?
Y, por supuesto, la IA y el aprendizaje automático son muy importantes para Apple. Un Neural Engine mejorado no está del todo descartado.
Me quejé de que el A16 era esencialmente un A15+, un chip que mostraba poco más que velocidades de reloj aceleradas y una memoria más rápida. Se especuló que el diseño original del A16 era más diferente del A15 y estaba destinado a ser un chip de 3 nm. Pero el proceso de TSMC no estuvo listo a tiempo para fabricar decenas de millones de iPhones el otoño pasado, por lo que en su lugar obtuvimos un A15 sintonizado. Pero dado que M3 posiblemente llegue mucho más tarde, puede usar algunos de los cambios de diseño y mejoras planeados originalmente para A16 que nunca llegaron.
Cuando se lanzó el M1, toda la industria de las CPU estaba pisándole los talones. Para cuando se lance el M3, habrán pasado más de tres años, e Intel y AMD han tenido tiempo de hacer ajustes, llevando el rendimiento y la eficiencia a nuevas alturas. Si Apple quiere seguir impresionando con el rendimiento y la eficiencia, el M3 deberá ofrecer más que el mismo aumento en el rendimiento que encontramos en el M2. Tomará más que la transición de A15 a A16 transferida a chips de computadoras portátiles y de escritorio. Cambiar a un proceso de 3nm le da a Apple la oportunidad de hacer mucho más para separar el M3 de su predecesor de lo que hizo con el A16 de 5nm, y para proteger su reputación necesita hacerlo.
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