Con las nuevas Mac en camino, esto es lo que puede esperar del chip M3 de Apple

Con la presentación del M2 Ultra, que nos trae las actualizaciones de Mac Studio y el Mac Pro, Apple completó su transición lejos de Intel y cerró la familia de procesadores M2.

Ahora, todos los ojos están mirando hacia M3. Los informes dicen que Apple ya está probando nuevas computadoras portátiles con la M3 y que la primera posiblemente llegue 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 con el M3, podemos ver la evolución de los procesadores de la serie M y cómo se relacionan 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 ayudar a 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 A15 y A14, puede estimar la diferencia de rendimiento entre M2 y M1.

Eso resultó bastante bien, nuestras predicciones no estaban muy lejos. Creemos que el M3 se basará en las mismas actualizaciones arquitectónicas que se encuentran en el A16, solo que nuevamente con más núcleos y algunos otros ajustes. ¿Es justo decir que el M3 tendrá la misma diferencia de rendimiento sobre el M2 que el A16 sobre el A15? Probablemente sea una simplificación excesiva, pero es el mejor lugar para comenzar cualquier discusión sobre un procesador para el que todavía faltan al menos un par de 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. De hecho, 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 comparativamente pequeña, y Apple lo está usando todo solo para el A17 en iPhones este otoño. Esos chips de la serie M más grandes (y de menor volumen) deben esperar a que aumente la capacidad de fabricación de TSMC y eso podría no suceder hasta 2024.

Pero independientemente del momento, este cambio en la fabricación pone una pequeña arruga en nuestras estimaciones de rendimiento. El A14, A15, A16, M1 y M2 se fabricaron en varias 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 quizás un poco de ambos.

La mayor densidad significa que Apple tendrá espacio para más núcleos, más caché u otras características para hacer que el M3 sea un salto mayor desde el diseño del A16 que el M2 al A15.

M3: estimaciones de rendimiento de la CPU

Comencemos por echar un vistazo a la evolución del rendimiento de la CPU de un solo núcleo para los chips de la serie A recientes. Estamos viendo una ganancia de alrededor del 9-10 % en Geekbench 6.1, año tras año.

Las mejoras en el rendimiento multinúcleo han sido mayores, en el rango del 15 al 20 por ciento cada año, aunque los tres chips tienen el mismo número de núcleos: dos núcleos de alto rendimiento y cuatro núcleos de alta eficiencia.

¿Cómo se va a traducir esto en el rendimiento del M3? Comenzamos con las puntuaciones de M2 ​​y 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 encontramos…

Una puntuación de un solo núcleo de alrededor de 2100 colocaría al M3 en la misma liga que las CPU de Intel de 11.ª generación (Rocket Lake). Las CPU de escritorio Intel y AMD más rápidas de la actualidad tienen un puntaje de alrededor de 3000 o un poco menos, y los chips de computadora portátil de mayor rendimiento están en el rango de 2400-2500. Intel y AMD han realizado grandes mejoras desde que el M1 conmocionó a la industria de los procesadores con su rendimiento y eficiencia, y Apple deberá dar un salto sorprendentemente grande en el rendimiento de un solo núcleo con M3 para mantenerse al día. Pero siempre ha sido en el rendimiento multinúcleo donde Apple brilla, y eso no sería muy diferente con el M3.

Una puntuación de Geekbench multinúcleo de casi 9800 para el M3 supone que Apple ofrece el mismo impulso de rendimiento multinúcleo que hizo con el A16, pero no lo hace. no suponga un aumento en el recuento de núcleos sobre el M2. Lo mismo ocurre con el puntaje M3 Max de más de 16,000. Si bien esos son buenos puntajes, las mejores CPU 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 en la actualidad, y 9,800 solo es competitivo si observa a los competidores con limitaciones de energía.

Sin embargo, Mark Gurman de Bloomberg informó que una versión del M3 Pro en prueba ahora tiene 12 núcleos: seis de alto rendimiento y seis de alta eficiencia. Cada M2 tiene cuatro puntajes de eficiencia, por lo que podría ser que Apple esté agregando un par de núcleos de eficiencia al menos al M3 Pro/Max y quizás a toda la línea M3. Si eso sucediera, es posible que vea que el rendimiento multinúcleo aumenta en 1000 puntos más o menos.

Para cuando los productos M3 lleguen al mercado, se espera que Intel y AMD tengan disponibles procesadores de nueva 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 agregó núcleos de GPU al M2 y parece probable que haga lo mismo con la generación M3. El M2 tomó los núcleos máximos 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).

Esa filtración de Mark Gurman decía 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 eso podemos inferir que el M3 tendría 10-12, y el M3 Max 40-48 núcleos de GPU.

Así es como se ve el rendimiento de GPU Compute en Geekbench 6 en los chips de la serie A de Apple.

¿Qué va a hacer eso con el rendimiento de la GPU? Nuestra estimación da el salto de A15 a A16 y lo aplica a la serie M.

Para el rendimiento de cómputo de la GPU con la API Metal, eso significa puntajes que se acercan a 45 000 para el M3 y más de 155 000 para el M3 Max. Estas son cifras respetables, pero lejos detrás de las mejores tarjetas gráficas en el lado de la PC, que obtienen una puntuación de entre 250-300k en la versión OpenCL de este punto de referencia. Las mejores tarjetas Radeon utilizadas con Mac con procesador Intel obtienen una puntuación de más de 200 000. Puede agregar alrededor del 10 por ciento a esos puntajes si Apple aumenta el recuento de núcleos como se espera.

Por supuesto, ninguno de esos cabe en una computadora portátil. Exprimir todo el rendimiento de GPU posible en un solo sistema en chip con memoria compartida es ahora el juego de Apple, y eso significa una gran potencia y rendimiento térmico. Los puntajes más rápidos estarán dominados por partes de escritorio hambrientas de energía que pueden dedicar cientos de vatios cada una a la CPU y la GPU, y eso ahora es dominio exclusivo de las PC con Windows y Linux.

La velocidad a 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 más del 12 por ciento más de rendimiento manteniendo el mismo número de núcleos gracias en gran parte al uso de una memoria más rápida.

La serie M sigue agregando núcleos y se espera que los agregue nuevamente. Nuestra estimación muestra un aumento respetable en el rendimiento, pero nuevamente, esto no se acerca a las tarjetas gráficas que consumen mucha energía. Incluso si agrega un 10 por ciento a nuestras estimaciones para núcleos adicionales.

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 ir 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 rendimiento analizan el salto del A15 al A16 y asumen el mismo salto del M2 al M3. Pero si todos los rumores son ciertos, el M3 pasará a un nuevo proceso de fabricación de 3 nm, lo que potencialmente puede permitir un gran aumento en la cantidad de transistores. La apuesta segura es que el M3 será para el M2 exactamente lo que el A16 fue para el A15, pero espero más.

Esto podría manifestarse de muchas maneras: más núcleos, más caché o incluso cambios de diseño fundamentales para aumentar el rendimiento. Los rumores de un par de núcleos de eficiencia extra son razonables, pero habría espacio para uno o dos núcleos más de alto rendimiento. O bien, es posible que los núcleos de alto rendimiento no sigan la arquitectura del A16 en absoluto; tal vez Apple tuvo tiempo de incorporar el próximo diseño, el que probablemente aparecerá en el A17.

La arquitectura de la GPU se está volviendo un poco vieja y realmente no cambió en la generación A16. ¿Quizás M3 tendrá un diseño de núcleo de GPU completamente nuevo? ¿Es demasiado esperar para la aceleración del trazado de rayos?

Y, por supuesto, la IA y el aprendizaje automático son muy importantes para Apple. Un Neural Engine actualizado 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 ha especulado 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 obtuvimos un A15 optimizado. Pero con la posibilidad de que M3 llegue mucho más tarde, tal vez utilice algunos de los cambios de diseño y las mejoras originalmente previstas para A16 que nunca llegaron.

Cuando se lanzó el M1, toda la industria de las CPU retrocedió. Para cuando se lance el M3, habrán pasado más de tres años, y tanto Intel como AMD han tenido tiempo de hacer ajustes, llevando el rendimiento y la eficiencia a nuevas alturas. Si Apple va a seguir impresionando con su rendimiento y eficiencia, el M3 tendrá que ofrecer más que el mismo salto de rendimiento que encontramos en el M2. Tendrá que ser más que la transición de A15 a A16 transferida a chips de computadoras portátiles y de escritorio. El salto a un proceso de 3nm le brinda 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, tiene que hacerlo.