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Apple M1 Pro und M1 Max: Apple bläst sein M1-Design auf

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m1-pro-maxApple hat heute neue Modelle des MacBook Pro vorgestellt, die auf auf zwei neuen Chips basieren. Anders als bisher vermeldet heißen diese nicht M1X. Mit dem M1 Pro und M1 Max hat Apple das bestehende M1-Design aufgeblasen und entsprechend dort ausgeweitet, wo es für eine höhere Leistung notwendig wurde.

Der M1 Pro kommt auf 33,7 Milliarden Transistoren, der M1 kommt auf 16 Milliarden. Somit verfügt der M1 Pro über mehr als doppelt so viele Transistoren. Diese werden unter anderem verwendet um aus den vier Hochleistungs- (Firestorm) und ebenfalls vier Energieeffienz-Kernen (Icestorm) acht Hochleistungskerne zu machen, die höchstwahrscheinlich auf dem gleichen Firestorm-Design basieren. Die Anzahl der Energieeffizienzkerne wird von vier auf zwei reduziert.

Die Hochleistungskerne haben jeweils einen 192 kB großen L1-Instruction-Cache und einen 128 kB großen L1-Data-Cache. Der L2-Cache wird von 12 auf 24 MB aufgebohrt. Die vier Energieeffizienzkerne bieten 128 kB Instruction- und 64 kB Data-L1-Cache. Der L2-Cache bleibt bei zwei Kernen 4 MB groß. 

Um die Kerne schneller untereinander anzubinden, verwendet Apple einen doppelt so breiten internen Fabric. An Arbeitsspeicher kommen bis zu 32 GB an LPDDR5 zum Einsatz, die über ein 256 Bit breites Speicherinterface auf eine Speicherbandbreite von 200 GB/s kommen. Die integrierte GPU wird von acht auf 16 Kerne vergrößert. 2.048 Execution Units kommen auf eine Rechenleistung von 5,2 TFLOPS. Beim M1 sind es 2,6 TFLOPS.

Der dritte M1-Chip ist der M1 Max. Er bringt es auf 57 Milliarden Transistoren und ist somit noch einmal fast doppelt so groß wie der M1 Pro. Es bleibt hier allerdings bei der 8+2-Konfiguration für die CPU-Kerne. Allerdings ist die GPU mit 16 Kernen noch einmal verdoppelt worden. Wir sprechen hier also von 4.096 Execution Units und einer Rechenleistung von 10,4 TFLOPS.

Allen beiden neuen M1-Modelle haben zudem weitere I/O-Funktionen gemeinsam. So kommen mehr Thunderbolt-4-Controller zum Einsatz, was die Anschlussvielfalt erhöhen soll.

Gegenüberstellung der M1-Chips

M1 M1 ProM1 Max
Transistoren 16 Milliarden 33,7 Milliarden57 Milliarden
Fertigung 5 nm 5 nm5 nm
Chipgröße 119 mm² ~ 240 mm²~ 420 mm²
Hochleistungskerne 4 88
L1-Instruction-Cache 192 kB 192 kB192 kB
L1-Data-Cache 128 kB 128 kB128 kB
L2-Cache 12 MB 24 MB24 MB
Energieeffizienzkerne 4 22
L1-Instruction-Cache 128 kB 128 kB128 kB
L1-Data-Cache 64 kB 64 kB64 kB
L2-Cache 4 MB 4 MB4 MB
GPU-Kerne 8 1632
GPU-Rechenleistung 2,6 TFLOPS 5,2 TFLOPS10,4 TFLOPS
Arbeitsspeicher 16 GB
LPDDR4X-4266
128 Bit
68 GB/s
32 GB
LPDDR5-6400
256 Bit
200 GB/s
64 GB
LPDDR5-6400
512 Bit
400 GB/s

Mit 57 Milliarden Transistoren ist der M1 Max komplexer als NVIDIAs A100-GPU. Selbst in 5 nm gefertigt wird dies noch ein vergleichsweise großer Chip und zugleich deutlich kleiner als die 826 mm² des A100 sein. Anhand der Bilder hochgerechnet kommen wir auf eine Größe des M1 Pro von etwa 240 mm², der M1 Max kommt auf etwa 420 mm². Die genaue Größe werden wir nach dem ersten Teardown kennen. Zumindest wird nun einmal mehr deutlich, dass sich Apple einen gewaltigen Anteil der 5-nm-Kapazitäten von TSMC gesichert haben muss.

Worauf es Apple aber beim Chipdesign ankommt, ist der Vorsprung, den man sich vor Intel und AMD verschafft haben will. Bei gleicher Leistungsaufnahme sollen der M1 Pro und M1 Max um den Faktor 1,7 schneller sein. Bei gleicher Leistung sollen sie zugleich über eine um 70 % geringere Leistungsaufnahme verfügen. Im High-End-Segment spricht Apple hier von bis zu 100 W.

Der M1 Pro und M1 Max kommen beide im neuen MacBook Pro zum Einsatz, welches mit 14- und 16-Zoll-Display vorgestellt wurde.

In einem nächsten Schritt wird Apple nun die Desktop-Prozessoren angehen. Für das mobile Segment sind zehn CPU-Kerne und die gebotene GPU-Leistung sicherlich zunächst einmal ausreichend. Apple legt das Design aber zugleich auf etwa 60 W aus, wird auf dem Desktop aber noch in andere Kategorien vorstoßen und hier sicherlich ebenfalls die Leistungskrone für sich proklamieren können.