Chip M2 di Apple: prevedere i guadagni di potenza

Quando i primi Mac basati su M1 sono stati rilasciati nell’autunno del 2020, non è esagerato dire che hanno scosso l’intero mercato dei computer. Apple ha preso l’architettura di base dell’A14 (che si trova nell’iPhone 12), l’ha scalata fino a livelli di laptop ultraportatili e ha spazzato via la concorrenza con come abbiamo chiamato un miglioramento “sbalorditivo” rispetto alla generazione precedente. è stato veloce, molto veloce e ha fornito una durata della batteria incredibilmente buona. Con l’M1 Pro e l’M1 Max nel 2021, Apple ha ulteriormente ampliato l’architettura fino a raggiungere i laptop ad alte prestazioni (e presumibilmente i desktop in arrivo) ed è diventata di nuovo il processore con il quale sono stati confrontati tutti gli altri.

Gli unici chip che superano l’M1 Max sono Processori Intel Alder Lakee poi solo con una serie di avvertimenti su un’enorme disparità nel consumo di energia, funzionando a piena velocità solo quando collegato e appoggiandosi a una GPU Nvidia ad alta potenza.

Quindi cosa fa Apple per il bis? Con la M1 ormai vecchia di quasi un anno e mezzo, è tempo per il suo successore, che supponiamo si chiamerà M2. Anche se non sappiamo mai davvero cosa Apple ha nella manica fino a quando i prodotti non saranno annunciati (già a marzo o al WWDC a giugno o più tardi questo autunno), ma elimineremo le ipotesi più plausibili su cosa possiamo aspettarci dall’M2 (e inseriremo anche una previsione di M2 Max).

M2 sta a M1 come A15 sta a A14

L’M1 si basa sull’architettura di base dell’A14, ampliata con il doppio del numero di core CPU ad alte prestazioni (quattro invece di due) e il doppio dei core GPU (otto invece di quattro). È, per mancanza di una spiegazione migliore, l'”A14X” che altrimenti sarebbe stato nell’iPad Pro.

Nel tentativo di prevedere le caratteristiche e le prestazioni dell’M2, opereremo partendo dal presupposto che seguirà uno schema simile, solo che questa volta con l’A15: la stessa architettura con il doppio dei core ad alte prestazioni e dei core della GPU. Si noti che l’A15 ha effettivamente cinque Core GPU, con il quinto abilitato solo nei modelli iPhone 13 Pro. Genereremo aspettative di prestazioni con un raddoppio di quelle a 10 core, il che contrasta con le voci sulla configurazione dell’M2.

Per M2 Max, assumiamo lo stesso scaling da M1 a M1 Max. I core della CPU verranno sostituiti con una configurazione a 2 efficienza e 8 prestazioni e i core della GPU saranno quadruplicati rispetto al chip M1 di base (per un totale di 40).

Processo di produzione migliorato

Prima di arrivare ai numeri, dovremmo menzionare che si prevede che l’M2 venga prodotto con il processo N4P di TSMC, che è una forma migliorata del processo a 5 nm su cui sono stati prodotti l’A14 e l’M1. TSMC afferma che può funzionare fino all’11% più velocemente con la stessa potenza o utilizzare il 22% in meno di energia a parità di prestazioni. Non è proprio noto se questo si tradurrà in velocità di clock più elevate, una migliore durata della batteria o un po’ di entrambi. Tutto dipende dalla particolare configurazione di Apple e in particolare la durata della batteria è soggetta a un ampio numero di variabili (come l’efficienza energetica del display, ad esempio).

Per le nostre previsioni sulle prestazioni qui, non prendiamo in considerazione prestazioni aggiuntive dai miglioramenti del processo di produzione, poiché non c’è modo di quantificare realisticamente quali potrebbero essere. È ragionevole aspettarsi che le cifre fornite qui siano probabilmente inferiori di qualche punto percentuale rispetto a quelle che Apple potrebbe spremere dal processo N4P e, proprio come abbiamo visto una durata della batteria notevolmente migliorata nei telefoni iPhone 13 con alimentazione A15, Apple potrebbe dare la priorità alla longevità in i MacBook che utilizzano questi chip.

Stime CPU M2 e M2 Max

Abbiamo iniziato osservando quanto sia più veloce l’A15 rispetto all’A14, che ha una configurazione core della CPU simile a quattro efficienza e due prestazioni, ma una serie di miglioramenti architetturali. In tutto, le prestazioni single-core dell’A15 sono circa il 7% superiori rispetto all’A14.

Il punteggio multi-core è molto più alto, al 20 percento, nonostante la stessa configurazione core. Probabilmente Apple ha apportato miglioramenti all’architettura per migliorare l’uso di tutti i core contemporaneamente e i miglioramenti del processo di produzione potrebbero essere in grado di mantenere velocità di clock più elevate quando tutti i core sono attivi.

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Quando prendiamo i punteggi M1 e M1 Max e aggiungiamo lo stesso aumento delle prestazioni, otteniamo numeri impressionanti. È probabile che le prestazioni single-core superino i 1.800 in Geekbench 5, che è alla pari con il prossimo chip per laptop ad alte prestazioni Core i9 Alder Lake di Intel.

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È il punteggio multi-core che potrebbe diventare molto interessante. Le voci dicono che l’M2 avrà lo stesso layout a quattro prestazioni e quattro prestazioni dell’M1, mentre l’M2 Max si manterrà con quattro core di efficienza e otto core di prestazioni come l’M1 Max.

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Ciò potrebbe generare punteggi di poco inferiori a 9.000 per l’M2 (ancora non veloce come l’M1 Max, grazie a quel chip con otto core ad alte prestazioni). Questo è un ottimo punteggio per laptop ultraportatili come il MacBook Air. Ma un punteggio ben superiore a 14.000 per l’M2 Max lo porterebbe davanti al più veloce Alder Lake Core i9 di Intel, che ha 14 core (sei prestazioni e otto efficienza). Ed è probabile che l’M2 Max ottenga quei guadagni in termini di prestazioni con una frazione della potenza.

Stime grafiche M2 e M2 Max

Come per le nostre proiezioni della CPU, stimiamo le prestazioni grafiche M2 semplicemente osservando l’aumento delle prestazioni dall’A14 all’A15 (nei modelli iPhone Pro) e supponendo lo stesso aumento dall’M1 all’M2. L’A15 ha il 25% di core GPU in più rispetto all’A14 (cinque invece di quattro), ma il core extra è abilitato solo nei telefoni iPhone 13 Pro. Si dice che l’M2 passerà da un massimo di otto core GPU a 10 e l’M2 Max da 32 a 40, mantenendo intatto questo rapporto.

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Il benchmark Sling Shot di 3DMark è un po’ datato, ma è comunque una misura ragionevolmente utile delle prestazioni della GPU quando si utilizzano tecnologie grafiche più semplici e meno recenti. L’A15 è il 24% più veloce dell’A14. Puoi calcolarlo fino ad avere il 25% di core in più insieme ad alcuni miglioramenti architetturali.

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Sfortunatamente, il test Sling Shot è disponibile solo per piattaforme mobili. Ciò significa che non possiamo testarlo sull’M1 Max, poiché quel chip è disponibile solo nei MacBook. Ma poiché l’M1 può essere trovato nell’iPad Pro, possiamo eseguire questo benchmark utile ma un po’ vecchio sull’M1 e supporre che potremmo vedere un punteggio di oltre 10.000 con l’M2, il che farebbe facilmente vergognare qualsiasi altro tablet moderno.

Un test multipiattaforma più moderno è il nuovo Wild Life di 3DMark. Nella versione più faticosa di questo test, l’A15 è il 30 percento più veloce dell’A14.

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Aumentando fino a M2 e M2 Max, potremmo aspettarci oltre 6.000 per il chip a prestazioni inferiori e oltre 26.000 per il processore più potente di Apple. Vale la pena prendere nota di quest’ultimo punteggio, in quanto è abbastanza vicino alla variante mobile della GeForce GTX 3070.

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Anche se un tale aumento delle prestazioni porterebbe l’M2 Max in linea con una GPU discreta mobile di fascia alta, non è ancora nemmeno la metà delle prestazioni di una GPU desktop top di gamma. Ancora più importante, le GPU di fascia alta serie di AMD e Nvidia (e la prossima serie Arc di Intel) sono dotate di ray-tracing con accelerazione hardware, che finora è assente dalle GPU di Apple. Anche se penso che il supporto per una funzione del genere dovrà avvenire prima o poi, probabilmente non arriverà nella linea M2. Apple è già indietro di anni rispetto alla concorrenza e probabilmente non migliorerà quest’anno.

Altre considerazioni: Neural Engine, codificatore video, memoria

Sebbene la CPU e la GPU siano facili da quantificare, non sono le uniche parti importanti dei system-on-chip di Apple. La RAM è ovviamente molto importante e ci aspettiamo che l’LPDDR5 ad alta velocità sia di nuovo in primo piano in questi chip, in quanto fornisce il giusto mix di prestazioni ed efficienza energetica. Apple ha fatto un ottimo lavoro per assicurarsi che i loro chip abbiano una larghezza di banda di memoria sufficiente per utilizzare completamente i loro core CPU e GPU, e non vediamo alcun motivo per cui consentirebbe all’M2 (o M2 Max) di essere il primo ad essere seriamente vincolato per larghezza di banda.

Il Neural Engine, un blocco processore personalizzato progettato per accelerare l’apprendimento automatico e le attività di intelligenza artificiale, e sebbene l’A15 abbia un Neural Engine a 16 core proprio come l’A14, è stato riprogettato per una migliore efficienza e può eseguire oltre il 40% in più di operazioni per secondo. Ci aspettiamo che questo stesso Neural Engine faccia il salto verso l’M2.

Infine, l’A15 è dotato di un motore di elaborazione video migliorato, che accelera la decodifica e la codifica video. L’M1 e l’M1 Pro ne hanno uno, mentre l’M1 Max ne ha due. Non saremmo affatto sorpresi di scoprire che questo continua con l’M2: un singolo motore video migliorato nell’M2 e nell’M2 Pro e due di questi nell’M2 Max. Sarebbe bello vedere ulteriori miglioramenti qui, dal momento che i Mac sono così spesso usati come macchine per la produzione video. In particolare, i SoC di Apple non hanno ancora il supporto hardware per il codice AV1 (né codifica né decodifica), e sarebbe bello vederlo aggiunto nella versione M2 del motore di elaborazione video.

Aspettative generali

Mentre è eccitante pensare che l’M2 possa essere un importante sconvolgimento architettonico, è molto probabile che porterà avanti la tecnologia dell’A15 esattamente nello stesso modo in cui l’M1 deriva dall’A14. Forse Apple divergerà ulteriormente il suo silicio Mac dalla sua architettura della serie A in futuro, ma nel suo chip di seconda generazione, “l’A15 è stato ampliato esattamente allo stesso modo” è lo scenario più probabile.

I limiti delle prestazioni variano notevolmente a seconda dell’attività o del benchmark a portata di mano e fattori come le prestazioni e il raffreddamento dell’SSD giocano sempre un ruolo. Ma in termini generali, pensiamo che sia ragionevole aspettarsi circa il 20 percento di prestazioni della CPU migliori (e meno del 10 percento su un singolo core), mentre l’aggiunta di core extra porterà le prestazioni della GPU fino a circa il 30 percento. Questi miglioramenti saranno accompagnati anche da un miglioramento delle prestazioni di apprendimento automatico e codifica video.

Tutto questo dovrebbe avvenire più o meno nello stesso involucro di potenza. Apple raramente retrocede sulla durata della batteria, quindi puoi aspettarti che laptop simili con chip M2 abbiano la stessa o migliore durata della batteria offrendo allo stesso tempo questi straordinari miglioramenti delle prestazioni. E poiché Apple ha dato la priorità alla durata della batteria con il chip A15, potrebbe migliorare molto.