Apple A16 Bionic vs Apple M3 vs Apple M3 Max 16-Core

Apple A16 Bionic

Der Apple A16 Bionic ist ein System on a Chip (SoC) von Apple, der in der iPhone 14 Pro Serie verbaut wird. Er integriert sechs 64-Bit-fähige ARM-Kerne (2 Performance Kerne namens Everest mit bis zu 3,46 GHz und 4 Stromsparkerne namens Sawtooth mit bis zu 2,02 GHz). Laut Apple wurden vor allem die Stromsparkerne überarbeitet. Einen größeren Sprung gab es bei der Speicherbandbreite (laut Apple +50% für die GPU), da Apple von LPDDR4X auf LPDDR5 umstieg. Nach ersten Analysen von angstonomics bleibt der L2 Cache der E-Cores bei 4MB, die P-Cores haben nun aber 16 MB L2 Cache. Dafür wurder der SLC (System Level Cache) von 32 auf 24 MB anscheinend verringert.

Auch die integrierte Neural Engine für AI-Berechnungen wurde nur leicht schneller (von 15,8 auf fast 17 TOPS) und bietet weiterhin 16 Kerne. Die integrierte Grafikeinheit des A16 bietet weiterhin 5 Kerne und profitiert am meisten von der höheren Speicherbandbreite. Die neue Display Engine ermöglicht die neuen Features wie das Always On Display, die adaptive Bildwiederholungsrate von 1 bis 120 Hz und verbessertes Antialiasing (genutzt in der dynamic Island).

Die CPU-Performance erhöhte sich im iPhone im Vergleich zum A15 Bionic nur leicht. Trotzdem ist der Chip die schnellste CPU für Smartphones und lässt z.B. den Snapdragon 8+ Gen 1 sowohl in Einzelkern- als auch im Multikerntests deutlich hinter sich.

Mit knapp 16 Milliarden Transistoren erhöht sich die Anzahl auch nur leicht im Vergleich zum A15 Bionic, bleibt im Vergleich zu anderen Smartphoneprozessoren aber riesig.

Laut Apple wurde beim A16 großer Wert auf die Effizienz gelegt und in Verbindung mit dem neuen 4nm Prozess (bei TSMC) ist dies anscheinend auch gelungen. Die beiden großen CPU Kerne sollen 20% stromsparender sein als beim A15. 

Apple M3

Der Apple M3 ist ein System on a Chip (SoC) von Apple für Notebooks der gegen Ende 2023 vorgestellt wurde. Er integriert eine neue 8-Kern-CPU mit 4 Performance Kernen mit bis zu 4,06 GHz  und 4 Effizienzkernen mit 2,8 GHz. Apple gibt an das die CPU um bis zu 20% schneller ist als im alten Apple M2 (3.5 GHz). 

Die Prozessorleistung ist durch die höheren Taktraten und Architekturverbesserungen auch in Benchmarks deutlich besser als der M2 und kann in Einzelkerntests mit den schnellsten CPUs mithalten.

Der M3 integriert weiters eine neue Grafikkarte mit Dynamic Caching, Mesh Shading und Ray-Tracing-Beschleunigung per Hardware. Laut Apple soll sie um 20% schneller sein als die GPU im M2. Der Chip integriert 10-GPU-Kerne, im kleinen Modell (z.B. iMac) sind jedoch nur 8 Kerne aktiv. Weiterhin unterstützt die GPU jedoch nur 2 Displays (ein zusätzliches 6K60 Display zum internen).

GPU und CPU können gemeinsam auf den gemeinsamen Speicher auf dem Package zugreifen (Unified Memory). Dieser ist weiterhin in 8, 16 und 24 GB-Varianten erhältlich und bietet 100 GB/s maximale Bandbreite. 

Die integrierte 16-Kern Neural Engine wurde ebenfalls überarbeitet und bietet nun 18 TOPS Spitzenleistung (versus 15,8 TOPS beim M2 aber 35 TOPS im neuen A17 Pro). Die Video-Engine unterstützt nun auch AV1 Dekodierung in Hardware. H.264, HEVC und ProRes (RAW) können weiterhin de- und enkodiert werden.

Das integrierte WLAN unterstützt leider nur weiterhin WiFi 6E (kein WiFi 7) und durch den Support nur eines einzelnen externen Monitors bleibt dem Chip auch Thunderbolt 4 verwehrt (Thunderbolt 3/USB4 Support offiziell mit 40 Gbit/s).

Der Chip wird im aktuellen 3nm Prozess (N3B) bei TSMC hergestellt und beinhaltet 25 Milliarden Transistoren (+25% vs. Apple M2). Dies soll auch zur hervorragenden Effizienz des Chips beitragen. Unter Last verbraucht der M3 etwa 20 Watt.

Apple M3 Max 16-Core

Der Apple M3 Max (16 Core) ist ein System on a Chip (SoC) von Apple für Notebooks der gegen Ende 2023 vorgestellt wurde. Er integriert eine neue 16-Kern-CPU mit 12 Performance Kernen mit bis zu 4,06 GHz  und 4 Effizienzkernen mit 2,8 GHz. Es gibt auch eine abgespeckte 14-Kern-Variante mit 30-Kern GPU.

Die Prozessorleistung ist durch die höheren Taktraten und Architekturverbesserungen auch in Benchmarks deutlich besser als der M2 Max und kann mit den schnellsten mobilen CPUs mithalten (wie einem Core i9-13900HX).

Der M3 integriert weiters eine neue Grafikkarte mit Dynamic Caching, Mesh Shading und Ray-Tracing-Beschleunigung per Hardware. Im Spitzenmodell werden alle 40 Kerne des Chips genutzt und unterstützen bis zu 5 Displays gleichzeitig (internes und 4 externe).

GPU und CPU können gemeinsam auf den gemeinsamen Speicher auf dem Package zugreifen (Unified Memory). Dieser ist in 48, 64 und 128 GB-Varianten erhältlich und bietet 400 GB/s maximale Bandbreite (512 Bit Bus). 

Die integrierte 16-Kern Neural Engine wurde ebenfalls überarbeitet und bietet nun 18 TOPS Spitzenleistung (versus 15,8 TOPS beim M2 aber 35 TOPS im neuen A17 Pro). Die Video-Engine unterstützt nun auch AV1 Dekodierung in Hardware. H.264, HEVC und ProRes (RAW) können weiterhin de- und enkodiert werden. Der Max Chip bietet wie der Vorgänger zwei Video-Engines und kann daher zwei Streams gleichzeitig en- bzw. dekodieren.

Das integrierte WLAN unterstützt leider nur weiterhin WiFi 6E (kein WiFi 7), im Unterschied zum kleinen M3 SoC wird aber Thunderbolt 4 auch unterstützt (max 40 Gbit/s).

Der Chip wird im aktuellen 3nm Prozess (N3B) bei TSMC hergestellt und beinhaltet 92 Milliarden Transistoren (+37% vs. Apple M2 Max).  Unter Last verbraucht der der CPU-Teil bis zu 56 Watt, gesamt kann der Chip 78 Watt nutzen.