Apple M1 Max & M1 Pro: MacBook-Pro-SoCs sollen Intel, AMD und Nvidia düpieren
Neben Apples 180-Grad-Kehrtwende beim Design der neuen MacBook Pro mit 16,2 und 14,2 Zoll, am deutlichsten zu sehen bei Anschlüssen und Touch Bar, sorgten die in den Notebooks eingesetzten neuen ARM-SoCs M1 Pro und M1 Max für den noch größeren Aha-Moment am Montagabend. Fehlt nur noch die Bestätigung durch Benchmarks.
Apple M1 in groß und noch größer
Dass Apple den im vergangenen Jahr vorgestellten M1-Chip (Analyse), der bis dato in MacBook, MacBook Air, Mac mini und iPad Pro zum Einsatz kam, für das MacBook Pro nochmals gehörig aufbohren wird, war erwartet worden. Schließlich gilt es, in diesen Geräten CPUs mit hoher TDP und bis zu acht Kernen von Intel und – im großen Modell – GPUs der Navi-Generation von AMD abzulösen. Doch die Art und Weise, wie Apple den M1 Pro und insbesondere den M1 Max auf Basis der bekannten Architektur skaliert hat, überraschte am Ende dann doch.
Schon die Eckdaten lesen sich beeindruckend, die von Apple versprochenen Leistungsdaten tun es auch. Eine unabhängige Bestätigung durch Benchmarks steht zwar noch aus. Erste zaghafte Praxis-Eindrücke der Leistung gibt es allerdings zumindest schon für die CPU.
Zwei neue Dies in je 2×2 Konfigurationen
M1 Pro und M1 Max nutzen jeweils eigene Dies. Mit dem ersten des M1 hat Apple damit inzwischen drei verschiedene M1-Dies veröffentlicht. Sowohl M1 Pro als auch M1 Max liegen erneut in zwei Chip-Konfigurationen vor: Jeweils im mutmaßlichen Vollausbau und in einer leicht abgespeckten Variante. Der Einschnitt betrifft beim M1 Pro sowohl CPU als auch GPU, bei M1 Max hingegen nur die GPU. Jede dieser Varianten gibt es wiederum in zwei Speicherkonfigurationen: Beim M1 Pro mit 16 oder 32 GB, beim M1 Max mit 32 oder 64 GB.
| Chip (mit Varianten) | CPU | GPU-Kerne (TFLOPS) |
Speicher CPU+GPU (Bandbreite) |
Transistoren (Fertigung) |
|
|---|---|---|---|---|---|
| P-Kerne | E-Kerne | ||||
| Apple M1 Max | 8 | 2 | 32 (10,4) | 64 GB (400 GB/s) | 57,0 Mrd. (5 nm) |
| 32 GB (400 GB/s) | |||||
| 24 (??) | 64 GB (400 GB/s) | ||||
| 32 GB (400 GB/s) | |||||
| Apple M1 Pro | 8 | 2 | 16 (5,2) | 32 GB (200 GB/s) | 33,7 Mrd. (5 nm) |
| 16 GB (200 GB/s) | |||||
| 6 | 14 (??) | 32 GB (200 GB/s) | |||
| 16 GB (200 GB/s) | |||||
| Apple M1 | 4 | 4 | 8 (2,6) | 16 GB (68 GB/s) | 16,0 Mrd. (5 nm) |
| 8 GB (68 GB/s) | |||||
| 7 (2,3) | 16 GB (68 GB/s) | ||||
| 8 GB (68 GB/s) | |||||
Beim Fertigungsprozess ohne Konkurrenz
Alle drei monolithischen Dies werden im selben 5-nm-Prozess bei TSMC gefertigt, den bisher kein Konkurrent für Notebook- oder Desktop-Chips einsetzt. Zur Größe der Chips liegen aktuell nur Schätzungen vor, die wiederum noch angezweifelt werden. Mit 57 Milliarden Transistoren (Nvidia GA100: 54 Mrd., AMD Navi 21: 26,8 Mrd., Ryzen Threadripper 3990X mit 64 Kernen und I/O-Die: 40 Mrd.) nimmt der M1 Max in 5 nm eine Fläche von spekulierten über 400 mm² auf dem 300-mm-Wafer in der Fertigung ein. Das klingt auf den ersten Blick riesig, in Anbetracht der Tatsache, dass Nvidias GA100 in 7 nm auf 826 mm² kommt, wirkt das SoC aber fast schon wieder kompakt. Der M1 Pro soll auf rund 250 mm² kommen. Apples bis dato größte Chips sind beide.
Die zusätzlichen Transistoren im Vergleich zum M1 (M1 Max: +256 Prozent, M1 Pro: +110 Prozent) nutzt Apple für eine andere Konfiguration der CPU-Kerne (8+2 vs. 4+4) mit 24 statt 12 MB shared L2-Cache für die P-Kerne (die gegenüber M1 halbierten E-Kerne bleiben bei 4 MB) und eine von maximal 8 auf bis zu 32 GPU-Kerne (4.096 ALUs) aufgestockte GPU. Die Neural Engine zur Beschleunigung von KI-Algorithmen hat Apple wiederum bei 16 Kernen belassen.
Ohne die I/O-Einschränkungen des Apple M1
Doch nicht nur CPU, GPU und Speicherinterface hat Apple mit M1 Pro und M1 Max gegenüber M1 aufgebohrt, auch die I/O-Funktionalitäten wurden signifikant ausgebaut. So bieten beide Chips Thunderbolt 4 mit USB 4 mit jeweils bis zu 40 Gbit/s, während der M1 lediglich Thunderbolt 3 (40 Gbit/s) mit USB 4 mit 10 Gbit/s bereitstellen konnte. Und während der M1 lediglich zwei dieser Schnittstellen ausführte, kommen beide neuen MacBook Pro mit dreimal Thunderbolt 4 zuzüglich HDMI und SD-Kartenleser. Ob M1 Pro und M1 Max noch mehr können, ist nicht bekannt. Darüber hinaus bieten M1 Pro und M1 Max Hardware-beschleunigtes Decoding und Encoding von H.264, HEVC, ProRes und ProRes RAW. Beim M1 Pro gibt es eine Decoding- und eine Encoding- sowie eine ProRes-Encoding- und Decoding-Engine, beim M1 Max liegen eine Decoding- und zwei Encoding- sowie zwei ProRes-Encoding- und Decoding-Engines vor.
M1 Max steht für maximale GPU-Leistung
Die GPU mit bis zu 32 statt maximal 16 Kernen und die von 200 auf 400 GB/s nochmals verdoppelte Bandbreite über ein 512 statt 256 Bit breites Interface, das doppelt so viele Speicherchips nutzt, unterscheidet M1 Pro und M1 Max. Bei der CPU gibt es hingegen keinen Unterschied – weder auf dem Datenblatt noch in den von Apple in Aussicht gestellten Leistungsdaten. Gegenüber dem M1 geht es in beiden Fällen allerdings deutlich nach vorne, denn die Anzahl der Performance-Kerne wurde verdoppelt.
Diese Leistung stellt Apple in Aussicht
Die von Apple präsentierten Eckdaten sind beeindruckend, doch am Ende zählt, welche Leistung die CPU-Kerne und Apples eigene GPU damit erzielen. Apple behauptet: Intel, AMD und Nvidia bekommen mit den großen mobilen SoCs gewaltig Konkurrenz. Nachvollziehbare Testergebnisse liefert Apple selber allerdings noch nicht.
CPU-Leistung
Um die Leistungsfähigkeit der CPU in M1 Pro und M1 Max, die im Vollausbau identisch hoch ausfällt, zu verdeutlichen, hat sich Apple zwei verschiedener Perspektiven bedient: Einmal aus Sicht der Leistung bei 30 Watt SoC-Verbrauch und einmal aus Sicht der maximalen Leistung der Konkurrenz. Herangezogen wurde ein MSI GP66 Leopard 11 UG mit Intels 8-Kern-CPU Core i7-11800H. Auf Basis nicht näher ausgeführter Benchmarks verspricht Apple 1,7 Mal so viel CPU-Leistung bei 30 Watt mit M1 Pro/M1 Max oder dieselbe Höchstleistung wie der Core i7 bei etwas über 60 Watt mit knapp unter 20 Watt bei Apple. Apple suggeriert, dass 30 Watt bei M1 Pro und M1 Max der maximale Verbrauch unter CPU-Volllast ist, gesichert ist das aber bisher nicht. Darüber hinaus gilt es beim Blick auf Apples Leistungsdaten zu beachten: Ein Core i7 kann auch mit durchaus höherer Verlustleistung betrieben werden, wie das XMG Neo 15 (M21) zuletzt bewiesen hat.
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Deutlich mehr CPU-Leistung bei gleichem Verbrauch
Gegenüber den Core-i7- und Core-i9-CPUs der letzten Generation MacBook Pro 13,3 Zoll und MacBook Pro 16,0 Zoll will Apple die CPU-Leistung durch den Wechsel auf M1 Pro und M1 Max um den Faktor 2,0 respektive 3,7 gesteigert haben. Auch in diesem Fall bleibt Apple Details zur Basis für diesen Vergleich schuldig.
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Apple will das MacBook Pro mit M1 deutlich beschleunigen
Einen ersten Hinweis, wo es bei der CPU hingeht, lieferten über Nacht Einträge des neuen M1 Max im Geekbench. Mit um die 1.750 Punkten im Single-Core-Durchlauf ist der M1 Max kaum schneller als der M1 mit identischer Architektur, auch der maximale Turbo-Takt dürfte am Ende gleich hoch ausfallen. Im Multi-Core-Benchmark legt der M1 Max wiederum mit um die 12.000 Punkte um fast 60 Prozent gegenüber dem M1 zu. Kein aktueller Notebook-Chip von AMD oder Intel, und sei die TDP noch so hoch, hat in der Redaktion bis dato auch nur die 10.000-Punkte-Marke geknackt. Und im Single-Core-Durchlauf war schon der M1 Spitzenreiter.
GPU-Leistung
Auch für den Ausblick auf die GPU-Leistung bedient sich Apple der beiden Perspektiven Leistung pro Watt und Verbrauch bei Höchstleistung des Konkurrenzmodells. Der erste Vergleich mit M1 Pro zielt auf Intels aktuelle iGPU auf Xe-Basis, Pate steht abermals der Core i7-11800H im Notebook von MSI. Intels H-Prozessoren setzen allerdings nur eine 32 EU starke Variante der Xe-GPU ein, während es die Topmodelle der U-Serie auf 96 und damit die dreifache Anzahl an Ausführungseinheiten bringen. Den Minimalausbau will Apple bei 30 Watt Verlustleistung des M1 Pro um den Faktor sieben schlagen.
Damit wird bereits klar: Apple hat nicht nur iGPUs im Fokus, auch dedizierten mobilen GPUs von AMD und Nvidia will der Hersteller den Rang ablaufen und sie so im MacBook Pro obsolet machen. In einem zweiten Vergleich stelle Apple dem M1 Pro deshalb das Lenovo Legion 5 (82JW0012US) gegenüber, das einen Ryzen 7 5800H und eine Nvidia GeForce RTX 3050 Ti Laptop GPU mit 90 Watt TGP nutzt. Der M1 Pro soll dieses System in GPU-Anwendungen schlagen, wenngleich der Verbrauch bei weniger als einem Drittel liegt.
Mit dem M1 Max, der im Vollausbau noch einmal doppelt so viele ALUs bietet, will Apple dann sogar den ausgewachsenen mobilen GPUs von Nvidia das Fürchten lehren. Zum Vergleich herangezogen wurde eine GeForce RTX 3080 Laptop GPU mit der maximal erlaubten TGP von 150 + 15 Watt im MSI GE76 Raider 11UH. Apple sagt: Der M1 Max kann die Leistung der GPU von Nvidia bei 100 Watt weniger Verbrauch annähernd erreichen. Ob das MacBook Pro dabei am Stromnetz oder am Akku betrieben wird, macht dabei keinen Unterschied. Windows-Notebooks mit großen GPUs müssen ihre Leistung hingegen in der Regel deutlich reduzieren, wenn sie den Strom aus dem Akku beziehen, weil ihr Verbrauch zu hoch ist, um aus dem Akku befriedigt zu werden.
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Und dabei 100 Watt weniger verbrauchen
Der M1 Max verbraucht laut den von Apple bereitgestellten Grafiken zwischen 50 und 60 Watt unter GPU-Volllast, was – abermals auf Basis der bereitgestellten Darstellung – nicht ganz dem doppelten Verbrauch des M1 Pro entspräche. In Anbetracht der Tatsache, dass die in beiden SoCs identische CPU ebenfalls Leistung aufnimmt, erscheint das durchaus logisch.
Das von Apple gezeichnete Bild ist noch nicht klar
Die von Apple am Montagabend mit viel Glanz präsentierten technischen Eckdaten und Leistungsausblicke dürfen am Ende nicht darüber hinwegtäuschen, dass das Bild der ganzen Hochglanzfolien zum Trotz noch verschwommen bleibt. Weder zu den Benchmarks noch den exakten Konfiguration der Vergleichsmodelle hat Apple Details veröffentlicht. Erst unabhängige Benchmarks werden Klarheit darüber liefern können, wie sich M1 Pro und M1 Max im Alltag und dann auch im Vergleich zu Intel Core, AMD Ryzen, AMD Radeon und Nvidia GeForce schlagen. Dass Apples Plattform auf macOS setzt, die Konkurrenz in der Regel aber auf Windows, wird die Analyse wie zuletzt beim M1 nicht einfach machen.
Auch der Mac Pro scheint möglich
Auch ohne abschließende Aussagen zur Leistungsfähigkeit bereits festzustehen scheint: Die Architektur hinter dem Apple M1 ist hochgradig skalierbar, selbst noch deutlich leistungsstärkere Varianten für iMac Pro und Mac Pro scheinen nach der Vorstellung von M1 Pro und M1 Max nicht mehr ausgeschlossen. Und das alles auf Basis der ARM-Architektur, die in der Windows-Welt bis heute keinen Fuß gefasst hat, weil es weder besonders leistungsfähige, noch besonders energieeffiziente Prozessoren auf dieser Basis gab.
In der Generation M1 dürfte Apple das geplante Silicon-Portfolio mit der gestrigen Keynote in Gänze vorgestellt haben, denn über der Ausbaustufe „Max“ gab es zumindest beim iPhone zuletzt kein weiteres stärkeres Modell mehr. Oder folgt doch noch eine Art „M1 Ultra“ mit kolportierten 32 Performance-Kernen und 128-Core-GPU für den (i)Mac Pro oder erscheinen die nächsten Apple-Prozessoren erst in einer neuen „M2-Serie“? Bis Ende des kommenden Jahres soll bei allen Macs der Wechsel zu Apple Silicon vollzogen werden.