Chip M2 da Apple: Prevendo os ganhos de energia

Quando os primeiros Macs baseados em M1 foram lançados no outono de 2020, não é exagero dizer que eles abalaram todo o mercado de computadores. A Apple pegou a arquitetura básica do A14 (encontrado no iPhone 12), ampliou-o para níveis de laptop ultraportátil e derrotou a concorrência com o que nós chamamos uma melhoria “incompreensível” em relação à geração anterior. Foi rápido, muito rápido e forneceu uma vida útil da bateria surpreendentemente boa. Com o M1 Pro e o M1 Max em 2021, a Apple ampliou ainda mais a arquitetura para laptops de desempenho (e presumivelmente os próximos desktops) e novamente se tornou a processador com o qual todos os outros foram comparados.

Os únicos chips que superam o M1 Max são Processadores Alder Lake da Intele apenas com um monte de ressalvas sobre uma enorme disparidade no consumo de energia, executando apenas a velocidade máxima quando conectado e apoiando-se em uma GPU Nvidia de alta potência.

Então, o que a Apple faz por um bis? Com o M1 agora com quase um ano e meio de idade, é hora de seu sucessor, que assumiremos será chamado de M2. Embora nunca saibamos realmente o que a Apple tem na manga até que os produtos sejam anunciados (já em março ou na WWDC em junho ou no final deste outono), mas vamos tirar o melhor palpite sobre o que podemos esperar do M2 (e também lançaremos uma previsão do M2 Max).

M2 está para M1 como A15 está para A14

O M1 é baseado na arquitetura básica do A14, ampliado com o dobro do número de núcleos de CPU de alto desempenho (quatro em vez de dois) e o dobro dos núcleos de GPU (oito em vez de quatro). É, por falta de uma explicação melhor, o “A14X” que de outra forma estaria no iPad Pro.

Na tentativa de prever os recursos e desempenho do M2, vamos operar na suposição de que ele seguirá um padrão semelhante, só que desta vez com o A15: a mesma arquitetura com o dobro de núcleos de alto desempenho e núcleos de GPU. Observe que o A15 realmente tem cinco Núcleos de GPU, com o quinto habilitado apenas nos modelos iPhone 13 Pro. Geraremos expectativas de desempenho com o dobro disso para 10 núcleos, o que vai de encontro aos rumores sobre a configuração do M2.

Para o M2 Max, assumimos a mesma ampliação que do M1 para M1 Max. Os núcleos da CPU serão trocados por uma configuração de 2 eficiências e 8 desempenhos, e os núcleos da GPU serão quadruplicados do chip M1 básico (para um total de 40).

Processo de fabricação aprimorado

Antes de chegarmos aos números, devemos mencionar que espera-se que o M2 seja fabricado no processo N4P da TSMC, que é uma forma aprimorada do processo de 5 nm no qual o A14 e o M1 foram fabricados. A TSMC afirma que pode funcionar até 11% mais rápido com a mesma potência ou usar 22% menos energia com o mesmo desempenho. Não se sabe se isso se traduzirá em velocidades de clock mais altas, melhor duração da bateria ou um pouco de ambos. Tudo depende da configuração específica da Apple, e a duração da bateria em particular está sujeita a um grande número de variáveis ​​(como a eficiência energética da tela, por exemplo).

Para nossas previsões de desempenho aqui, não estamos levando em consideração o desempenho adicional das melhorias do processo de fabricação, pois não há como quantificar realisticamente o que elas podem ser. É razoável esperar que os números fornecidos aqui sejam provavelmente alguns por cento menores do que o que a Apple pode extrair do processo N4P e, assim como vimos uma vida útil da bateria muito melhorada nos telefones iPhone 13 com A15, a Apple pode priorizar a longevidade em os MacBooks que usam esses chips.

Estimativas de CPU M2 e M2 Max

Começamos analisando o quão mais rápido o A15 é do que o A14, que possui uma configuração de núcleo de CPU semelhante de quatro eficiências e dois desempenhos, mas várias melhorias na arquitetura. Ao todo, o desempenho de núcleo único do A15 é cerca de 7% maior que o A14.

IDG

A pontuação multinúcleo é muito maior, com 20%, apesar da mesma configuração de núcleo. A Apple provavelmente fez melhorias arquitetônicas para melhorar o uso de todos os núcleos de uma só vez, e as melhorias no processo de fabricação podem manter velocidades de clock mais altas quando todos os núcleos estão ativos.

IDG

Quando pegamos as pontuações M1 e M1 Max e adicionamos o mesmo aumento de desempenho, obtemos alguns números impressionantes. O desempenho de núcleo único provavelmente chegará a 1.800 no Geekbench 5, que está no mesmo nível do próximo chip para laptop de alto desempenho Core i9 Alder Lake da Intel.

IDG

É a pontuação multi-core que pode ficar muito interessante. Rumores dizem que o M2 terá o mesmo layout de quatro eficiências e quatro desempenhos que o M1, enquanto o M2 Max mantém quatro núcleos de eficiência e oito núcleos de desempenho como o M1 Max.

IDG

Isso poderia gerar pontuações abaixo de 9.000 para o M2 (ainda não tão rápido quanto o M1 Max, graças a esse chip com oito núcleos de alto desempenho). Essa é uma ótima pontuação para laptops ultraportáteis como o MacBook Air. Mas uma pontuação bem acima de 14.000 para o M2 Max o colocaria à frente do Alder Lake Core i9 mais rápido da Intel, que possui 14 núcleos (seis desempenho e oito eficiência). E é provável que o M2 Max alcance esses ganhos de desempenho com uma fração da potência.

Estimativas gráficas M2 e M2 Max

Assim como em nossas projeções de CPU, estimamos o desempenho gráfico do M2 simplesmente observando o aumento de desempenho do A14 para o A15 (nos modelos iPhone Pro) e assumindo o mesmo aumento do M1 para o M2. O A15 tem 25% mais núcleos de GPU que o A14 (cinco em vez de quatro), mas o núcleo extra só é ativado nos telefones iPhone 13 Pro. Há rumores de que o M2 passará de um máximo de oito núcleos de GPU para 10, e o M2 Max de 32 para 40, mantendo essa proporção intacta.

IDG

READ  Os navios de cruzeiro estão novamente enfrentando dificuldades devido ao Govt-19

O benchmark Sling Shot da 3DMark é um pouco datado, mas ainda é uma medida razoavelmente útil de quão bem a GPU funciona ao executar tecnologias gráficas mais simples e antigas. O A15 é 24% mais rápido que o A14. Você pode atribuir isso a ter 25% mais núcleos junto com algumas melhorias de arquitetura.

IDG

Infelizmente, o teste Sling Shot está disponível apenas para plataformas móveis. Isso significa que não podemos testá-lo no M1 Max, pois esse chip está disponível apenas em MacBooks. Mas como o M1 pode ser encontrado no iPad Pro, podemos executar esse benchmark útil, mas um pouco antigo, no M1 e supor que podemos ver uma pontuação acima de 10.000 com o M2, o que facilmente envergonharia qualquer outro tablet moderno.

Um teste multiplataforma mais moderno é o novo Wild Life do 3DMark. Na versão mais árdua deste teste, o A15 é 30% mais rápido que o A14.

IDG

Escalando para o M2 e M2 Max, poderíamos esperar mais de 6.000 para o chip de baixo desempenho e mais de 26.000 para o processador mais poderoso da Apple. Vale a pena notar essa última pontuação, pois está bem próxima da variante móvel da GeForce GTX 3070.

IDG

Embora esse aumento no desempenho alinhasse o M2 Max com uma GPU discreta móvel de última geração, ainda não é nem metade do desempenho de uma GPU de desktop topo de linha. Mais importante, as GPUs de ponta sérias da AMD e Nvidia (e da próxima série Arc da Intel) apresentam ray tracing acelerado por hardware, que está ausente das GPUs da Apple até agora. Embora eu ache que o suporte para esse recurso terá que acontecer mais cedo ou mais tarde, provavelmente não chegará na linha M2. A Apple já está anos atrás da concorrência e provavelmente não melhorará este ano.

Outras considerações: Neural Engine, codificador de vídeo, memória

Embora a CPU e a GPU sejam fáceis de quantificar, elas não são as únicas partes importantes do sistema em chips da Apple. A RAM é obviamente muito importante, e esperamos que o LPDDR5 de alta velocidade apareça com destaque novamente nesses chips, pois fornece a combinação certa de desempenho e eficiência de energia. A Apple fez um ótimo trabalho para garantir que seus chips tenham largura de banda de memória suficiente para utilizar totalmente seus núcleos de CPU e GPU, e não vemos nenhuma razão para deixar o M2 (ou M2 Max) ser o primeiro a ser seriamente restrito. por largura de banda.

O Neural Engine, um bloco de processador personalizado projetado para acelerar o aprendizado de máquina e tarefas de IA, e embora o A15 tenha um Neural Engine de 16 núcleos como o A14, ele foi redesenhado para melhor eficiência e pode executar mais de 40% mais operações por segundo. Esperamos que este mesmo Neural Engine dê o salto para o M2.

Por fim, o A15 apresenta um mecanismo de processamento de vídeo aprimorado, que acelera a decodificação e a codificação de vídeo. O M1 e o M1 Pro possuem um desses, enquanto o M1 Max possui dois. Não ficaríamos surpresos ao descobrir que isso continua com o M2 – um único mecanismo de vídeo aprimorado no M2 e M2 Pro e dois deles no M2 Max. Seria bom ver mais melhorias aqui, já que os Macs são frequentemente usados ​​como máquinas de produção de vídeo. Em particular, os SoCs da Apple ainda não têm suporte de hardware para o código AV1 (nem codificação nem decodificação), e seria ótimo ver isso adicionado na versão M2 do mecanismo de processamento de vídeo.

Expectativas gerais

Embora seja emocionante pensar que o M2 pode ser uma grande reviravolta arquitetônica, é mais provável que ele leve adiante a tecnologia do A15 exatamente da mesma maneira que o M1 deriva do A14. Talvez a Apple divirja ainda mais seu silício Mac de sua arquitetura da série A no futuro, mas em seu chip de segunda geração, “o A15 ampliado exatamente da mesma maneira” é o cenário mais provável.

As limitações de desempenho variam muito dependendo da tarefa ou referência em questão, e fatores como desempenho e resfriamento do SSD sempre desempenham um papel. Mas, em termos gerais, achamos razoável esperar um desempenho de CPU aproximadamente 20% melhor (e menos de 10% em um único núcleo), enquanto a adição de núcleos extras trará o desempenho da GPU em cerca de 30%. Essas melhorias também serão acompanhadas por aprendizado de máquina aprimorado e desempenho de codificação de vídeo.

Tudo isso também deve acontecer aproximadamente no mesmo envelope de energia. A Apple raramente retrocede na duração da bateria, então você pode esperar que laptops semelhantes com chips M2 tenham a mesma ou melhor duração da bateria enquanto oferecem esses impressionantes ganhos de desempenho. E como a Apple priorizou a duração da bateria com o chip A15, pode ficar muito melhor.