Apple M3-SoC in der Analyse - Höhere Leistung und verbesserte Effizienz
Apple hat letzte Woche die neuen M3-SoCs (M3, M3 Pro & M3 Max) präsentiert, die in einem modernen 3-nm-Verfahren produziert werden. Das neue Einstiegsmodell des MacBook Pro 14 mit dem neuen M3-SoC (als Ersatz für das alte MacBook Pro 13 mit der Touch Bar) konnten wir bereits ausführlich testen. Nun wollen wir uns aber noch etwas genauer mit dem neuen M3 beschäftigen, da dieser auch in den kommenden Updates für die beliebten MacBook-Air-Modelle zum Einsatz kommen wird. Zudem vergleichen wir die Leistung und Effizienz gegenüber CPUs/GPUs von AMD, Intel und Nvidia. Abschließend ziehen wir dann noch den Vergleich zum neuen Snapdragon X Elite, den Qualcomm erst vor kurzem der Öffentlichkeit präsentiert hat. Ein Analyse-Artikel für den M3 Pro/M3 Max wird in Kürze ebenfalls erscheinen.
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Details
Apple M3 im Überblick
Der M3-SoC ist Apples neuer Einstiegs-Chip und wird wie schon der Vorgänger sowohl im MacBook Pro sowie den Desktop-Rechnern (mit aktiver Kühlung) als auch dem MacBook Air mit passiver Kühlung zum Einsatz kommen, wie es auch schon bei den letzten beiden Generationen der Fall war. Während sich bei den schnelleren Modellen M3 Pro/M3 Max die Konfiguration der Kerne verändert hat, bleibt die grundsätzliche Konfiguration beim Basis-M3 konstant.
Auf der CPU-Seite gibt es einen Performance-Cluster mit 4 Kernen, die maximal 4,056 GHz (bzw. ~3,6 GHz bei der Belastung von allen Kernen) erreichen sowie einen Efficiency-Cluster mit 4 Kernen, die maximal 2,748 GHz erreichen. Dank der neuen 3-nm-Fertigung (vermutlich N3B-Prozess bei TSMC) konnte Apple die Takte deutlich erhöhen, ohne dabei große Kompromisse bei den Stromverbräuchen einzugehen. Zudem wurde die Anzahl der Transistoren von 20 Milliarden beim M2 auf 25 Milliarden angehoben.
Bei der integrierten Grafikkarte gab es größere Veränderungen. Zwar gibt es nach wie M3-Versionen mit 8 GPU-Kernen (wird im iMac und vermutlich als Basismodell in den kommenden MacBook-Air-Modellen eingesetzt) sowie eine stärkere Version mit 10 GPU-Kernen, wie sie auch im MacBook Pro 14 verwendet wird. Allerdings hat Apple die komplette Architektur der GPU überarbeitet und verwendet nun Dynamic Caching, wobei der Cache und der Speicher dynamisch basierend auf den tatsächlichen Anforderungen von Anwendungen zugewiesen wird. Zudem unterstützt der M3 jetzt hardwarebasiertes Ray Tracing, Mesh Shading sowie AV1 dekodieren. Nach wie vor können allerdings nur zwei Displays angesteuert werden..
Wie schon beim alten M2-SoC kann der M3-SoC entweder mit 8 GB, 16 GB oder maximal 24 GB gemeinsamen Speicher ausgestattet werden.
Testverfahren
Damit wir die verschiedenen Laptops aussagekräftig miteinander vergleichen können, schauen wir uns neben der reinen Leistung in synthetischen Benchmarks auch den Stromverbrauch an, woraus wir dann die Effizienz ermitteln. Die Verbrauchsmessungen werden jeweils an einem externen Display durchgeführt, damit wir die unterschiedlichen internen Displays als Einflussfaktoren eliminieren können. Dennoch messen wir hier den Gesamtverbrauch des Systems und verlassen uns nicht nur auf die angezeigten Werte für CPU und GPU.
Single-Core-Leistung
Apple konnte die Single-Core-Leistung des neuen M3-Prozessors um rund 20 % gegenüber dem alten M2 und rund 18 % gegenüber dem M2 Pro erhöhen. Im Vergleich zum alten M1-Prozessor sind es sogar 30 % mehr Leistung. Dabei ist der Stromverbrauch der CPU selbst (laut Power Metrics) am Anfang der Benchmarks bei rund 6,5 Watt und später dann bei etwa 5,5 Watt, weshalb der Stromverbrauch im Vergleich zum alten M2 minimal angestiegen ist. Trotz der deutlich höheren Leistung konnte Apple aber dennoch die Effizienz im Vergleich zum M2 im MacBook Pro 13 um rund 18 % steigern, was ein hervorragendes Ergebnis ist. Der Vorsprung gegenüber den passiv gekühlten MacBook-Air-Modellen ist allerdings kleiner.
Single-Core Performance Rating - Percent | |
Apple M3 | |
Apple M2 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M2 | |
Apple M2 | |
Apple M1 Pro | |
Apple M1 Pro 8-Core | |
Apple M1 | |
Apple M1 |
Cinebench R23 - Single Core | |
Apple M3 | |
Apple M2 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M2 | |
Apple M2 | |
Apple M1 Pro | |
Apple M1 Pro 8-Core | |
Apple M1 | |
Apple M1 |
Geekbench 5.5 - Single-Core | |
Apple M3 | |
Apple M2 Pro | |
Apple M2 | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M2 | |
Apple M1 Pro 8-Core | |
Apple M1 Pro | |
Apple M1 | |
Apple M1 |
Power Consumption / Cinebench R23 Single Power Efficiency - external Monitor | |
Apple M3 | |
Apple M2 | |
Apple M1 | |
Apple M2 | |
Apple M2 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M1 Pro |
Power Consumption / Cinebench R23 Single (external Monitor) | |
Apple M1 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M2 Pro | |
Apple M3 | |
Apple M2 | |
Apple M1 | |
Apple M2 |
* ... kleinere Werte sind besser
Multi-Core-Leistung
Die Multi-Core-Leistung konnte ebenfalls um rund 20 % gegenüber dem alten M2 im MacBook Pro 13 gesteigert werden, allerdings ist auch hier der Stromverbrauch der CPU-Kerne leicht angestiegen. Beim M2 waren es noch knapp unter 20 Watt, nun sind es zwischen 20-21 Watt bei voller Auslastung. Damit kann sich der neue M3 auch knapp vor dem alten Entry-Level M1 Pro mit 8 Kernen platzieren, alle anderen Pro-CPUs von Apple sind aber nach wie vor schneller. Allerdings konnte auch hier die Effizienz gesteigert werden, der Vorsprung ist mit 8 % gegenüber dem M2 im MBP 13 aber nicht ganz so hoch wie bei der Single-Core-Last.
Multi-Core Performance Rating - Percent | |
Apple M2 Pro | |
Apple M1 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M3 | |
Apple M1 Pro 8-Core | |
Apple M2 | |
Apple M2 | |
Apple M1 | |
Apple M1 |
Cinebench R23 - Multi Core | |
Apple M2 Pro | |
Apple M1 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M3 | |
Apple M1 Pro 8-Core | |
Apple M2 | |
Apple M2 | |
Apple M1 | |
Apple M1 |
Geekbench 5.5 - Multi-Core | |
Apple M2 Pro | |
Apple M1 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M3 | |
Apple M1 Pro 8-Core | |
Apple M2 | |
Apple M2 | |
Apple M1 | |
Apple M1 |
Power Consumption / Cinebench R23 Multi Power Efficiency - external Monitor | |
Apple M3 | |
Apple M2 | |
Apple M2 | |
Apple M1 | |
Apple M1 Pro | |
Apple M2 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core |
Power Consumption / Cinebench R23 Multi (external Monitor) | |
Apple M2 Pro | |
Apple M2 Pro 10-Core | |
Apple M1 Pro | |
Apple M3 | |
Apple M2 | |
Apple M2 | |
Apple M1 |
* ... kleinere Werte sind besser
Apple M3 vs. AMD, Intel & Qualcomm
Kommen wir nun zum Vergleich des Apple M3 mit anderen aktuellen Mobilprozessoren von AMD, Intel und auch Qualcomm. Bei der Auswahl der Vergleichsgeräte haben wir uns vorrangig auf die U-Serie-Chips von AMD sowie U/P-Serie von Intel konzentriert. Zudem haben wir noch einzelne H45- bzw. HS-Chips mit vergleichsweise geringen TDP-Werten (max. 50 Watt) in den Vergleich aufgenommen, auch wenn diese keine direkte Konkurrenz für den M3 darstellen. Von Qualcomm haben wir zudem noch den Snapdragon 8cx Gen3 im Microsoft Surface Pro 9 in den Tabellen.
Fangen wir zunächst mit der Single-Core-Leistung an und hier sieht man ganz klar, welchen großen Schritt Apple mit dem M3 gemacht hat. Trotz des geringen Stromverbrauchs kann der neue Performance-Kern problemlos mit den Performance-Kernen der aktuellen Raptor-Lake-CPUs von Intel mithalten, die dafür aber deutlich mehr Strom benötigen. Selbst der effizienteste Intel-Chip in unserem Vergleich, der Core i7-1355U, fällt um den Faktor 3 zurück. Die aktuellen AMD-Zen4-Chips fallen bei der Effizienz "nur" um den Faktor zwei zurück, erreichen aber auch nicht die Leistung des M3. Der Snapdragon 8cx Gen3 kann nur im Geekbench-Test einigermaßen Anschluss halten (-28 %), fällt im deutlich längeren R23-Single-Test aber massiv zurück (-68 %) und kann sich auch bei der Effizienz nur knapp vor den Intel-CPUs platzieren.
Cinebench R23 - Single Core | |
Intel Core i7-13700H | |
Apple M3 | |
Intel Core i7-1360P | |
Intel Core i7-1365U | |
AMD Ryzen 7 7840S | |
Intel Core i7-1355U | |
AMD Ryzen 7 7840U | |
AMD Ryzen 9 PRO 7940HS | |
Qualcomm Snapdragon 8cx Gen 3 |
Geekbench 5.5 - Single-Core | |
Apple M3 | |
AMD Ryzen 7 7840S | |
Intel Core i7-1365U | |
Intel Core i7-13700H | |
Intel Core i7-1360P | |
AMD Ryzen 9 PRO 7940HS | |
Intel Core i7-1355U | |
AMD Ryzen 7 7840U | |
Qualcomm Snapdragon 8cx Gen 3 |
Power Consumption - Cinebench R23 Single Power Efficiency - external Monitor | |
Apple M3 | |
AMD Ryzen 7 7840U | |
AMD Ryzen 9 PRO 7940HS | |
Qualcomm Snapdragon 8cx Gen 3 | |
Intel Core i7-1355U | |
Intel Core i7-13700H | |
Intel Core i7-1365U | |
AMD Ryzen 7 7840S | |
Intel Core i7-1360P |
In den Multi-Core-Tests ändert sich das Blatt ein wenig, denn gerade im Cinebench R23-Test bieten die einige Konkurrenten von AMD und Intel mehr Leistung. Da der M3 aber keine Hyperthreading unterstützt, ist das Ergebnis trotzdem sehr gut. Die beiden U-Serie-Prozessoren von Intel (lediglich zwei Performance-Kerne) fallen aber zurück und der Qualcomm-Chip hat hier erneut gar keine Chance (-68 %). Im kurzen Geekbench-Test ist der Apple-Chip deutlich besser und muss sich hier lediglich dem AMD Ryzen 7 7840S knapp geschlagen geben.
Bei der Effizienz sind die Unterschiede aber deutlich geringer als bei der Single-Core-Last und der Ryzen 7 7840U ist praktisch gleichauf. Die restlichen CPUs von AMD und Intel fallen zurück und der Qualcomm-Chip hat hier erneut keine Chance.
Cinebench R23 / Multi Core | |
AMD Ryzen 7 7840S | |
AMD Ryzen 9 PRO 7940HS | |
AMD Ryzen 7 7840U | |
Intel Core i7-13700H | |
Intel Core i7-1360P | |
Apple M3 | |
Intel Core i7-1365U | |
Intel Core i7-1355U | |
Qualcomm Snapdragon 8cx Gen 3 |
Geekbench 5.5 / Multi-Core | |
AMD Ryzen 7 7840S | |
Intel Core i7-1360P | |
Apple M3 | |
Intel Core i7-13700H | |
AMD Ryzen 9 PRO 7940HS | |
AMD Ryzen 7 7840U | |
Intel Core i7-1365U | |
Intel Core i7-1355U | |
Qualcomm Snapdragon 8cx Gen 3 |
Power Consumption / Cinebench R23 Multi Power Efficiency - external Monitor | |
Apple M3 | |
AMD Ryzen 7 7840U | |
AMD Ryzen 9 PRO 7940HS | |
AMD Ryzen 7 7840S | |
Intel Core i7-1355U | |
Intel Core i7-1365U | |
Intel Core i7-13700H | |
Intel Core i7-1360P | |
Qualcomm Snapdragon 8cx Gen 3 |
GPU-Leistung & Effizienz
In allen Grafiktests hat die neue M3-GPU mit 10 Kernen einen Vorsprung von 10 bis maximal 22 % gegenüber der alten M2-GPU mit 10 Kernen, aber der maximale Stromverbrauch ist auch von ~13,5 Watt beim M2 auf ~15 Watt beim M3 angestiegen. Alle bisherigen Pro-GPUs von Apple (egal ob M1 oder M2) sind allerdings noch einmal schneller, selbst die Basis M1-Pro-GPU mit 14 Kernen.
Gegenüber der Windows-Konkurrenz kann sich die M3-GPU sowohl in 3DMark Wildlife Extreme Unlimited als auch GFXBench deutlich vor der AMD Radeon 780M und erst recht der Iris Xe Graphics G7 positionieren, im Geekbench OpenCL-Test muss sich die Apple-GPU allerdings der Radeon 780M geschlagen geben. Dedizierte Nvidia-GPUs der Mittelklasse (ab RTX 3050) sind deutlich leistungsfähiger und verbrauchen natürlich auch viel mehr Strom (ab 35 Watt), zur besseren Einordnung haben wir diese Ergebnisse aber auch eingeblendet.
Bei der Betrachtung der Effizienz müssen wir auf das Windows-Spiel Witcher 3 zurückgreifen, da wir hier die meisten Vergleichswerte haben und die CPU-Last recht gering ist. Das ist für die MacBooks natürlich keine optimale Ausgangssituation und die Werte sind nicht vollständig vergleichbar mit den Windows-Laptops, da auf den Macs nur die emulierte Version via CrossOver läuft, was natürlich auch etwas Leistung kostet. Mit den letztjährigen M2-Pro-Modellen haben wir den Test erstmals auch auf den MacBooks durchgeführt und sie konnten sich direkt an die Spitze des Vergleichsfeldes setzen und wurden später nur vom M2 MacBook Air 15 überholt. Das neue MacBook Pro 14 mit dem M3-SoC ist hier aber noch einmal 8 % effizienter.
Apple M3 vs. Qualcomm Snapdragon X Elite
Kurz vor der Ankündigung von Apples neuen M3-Prozessoren hat Qualcomm den Snapdragon X Elite präsentiert und Benchmarks für zwei Referenzdesigns mit 23 und 80 Watt gezeigt. Natürlich wollen wir auch diese Ergebnisse mit dem neuen Apple M3 vergleichen, wobei wir hier abweichend die Benchmarks Cinebench 2024, Geekbench 6.2 sowie GFXBench (Aztec Ruins Normal Tier Offscreen) verwenden, die Qualcomm gezeigt hat.
Cinebench 2024 / CPU Multi Core | |
SD X Elite Reference 80W | |
SD X Elite Reference 23W | |
Lenovo Yoga Slim 7 14APU G8 | |
Apple MacBook Pro 14 2023 M3 | |
Lenovo ThinkPad T14s G4-21F8002TGE | |
Lenovo ThinkPad X1 Carbon G11 21HNS54T00 |
Cinebench 2024 / CPU Single Core | |
Apple MacBook Pro 14 2023 M3 | |
SD X Elite Reference 80W | |
SD X Elite Reference 23W | |
Lenovo Yoga Slim 7 14APU G8 | |
Lenovo ThinkPad T14s G4-21F8002TGE | |
Lenovo ThinkPad X1 Carbon G11 21HNS54T00 |
Geekbench 6.3 / Multi-Core | |
SD X Elite Reference 80W | |
SD X Elite Reference 23W | |
Lenovo ThinkPad X1 Carbon G11 21HNS54T00 | |
Lenovo Yoga Slim 7 14APU G8 | |
Apple MacBook Pro 14 2023 M3 | |
Lenovo ThinkPad T14s G4-21F8002TGE |
Geekbench 6.3 / Single-Core | |
Apple MacBook Pro 14 2023 M3 | |
SD X Elite Reference 80W | |
SD X Elite Reference 23W | |
Lenovo ThinkPad X1 Carbon G11 21HNS54T00 | |
Lenovo Yoga Slim 7 14APU G8 | |
Lenovo ThinkPad T14s G4-21F8002TGE |
Bei der Multi-Core-Leistung hat Qualcomm mit beiden Referenzsystemen einen spürbaren Vorteil (je nach Test zwischen 17-33 % für das System mit 23 Watt bzw. 27-71 Watt für das System mit 80 Watt). Allerdings handelt es sich auch um den langsamsten der neuen M3-Chips und wir können wir schon einmal etwas spoilern, denn der M3 Pro (12 Kerne) bei 28 Watt ist zumindest in Geekbench-Multi schneller als das Qualcomm-Referenzdesign mit 80 Watt.
In den Single-Core-Tests kann der Apple M3 die ohnehin schon guten Leistungen des Snapdragon X Elite aber noch einmal überbieten. Hier wird es interessant zu sehen sein, wie viel Strom der Qualcomm-Chip bei Single-Core-Last tatsächlich benötigt.
GFXBench - 1920x1080 Aztec Ruins Normal Tier Offscreen | |
Apple MacBook Pro 14 2023 M2 Pro Entry | |
SD X Elite Reference 80W | |
Apple MacBook Pro 14 2023 M3 | |
SD X Elite Reference 23W | |
Apple Mac Mini M2 | |
Asus ROG Zephyrus G14 GA402XY | |
HP ZBook Firefly 14 G10 A | |
Asus Zenbook S 13 OLED | |
Asus Chromebook Flip CX5 CX5601FB |
In dem gezeigten GPU-Benchmark von Qualcomm ist das Ergebnis dann allerdings ziemlich eindeutig, denn hier kann die M3-GPU mit 10 Kernen (mit einem maximalen Verbrauch von 15 Watt) das kleine Referenzsystem von Qualcomm um 12 % überbieten und liegt auch nur 7 % hinter dem 80-Watt-System. Die 18-Kern-GPU des neuen M3 Pro ist mit 580 FPS aber deutlich überlegen.
Fazit - Apples erster 3-nm-Chip ist ein voller Erfolg
Beim Wechsel der M1- auf die M2-Generation hat Apple die Leistung der Chips über höhere Takte verbessert, was aufgrund des gleichen Fertigungsprozesses (5 nm) aber mit einem höheren Stromverbrauch erkauft wurde. Beim M3 bleibt die grundsätzliche Kernkonfiguration sowohl bei der CPU als auch der GPU identisch, die Takte sind nun aber erneut höher. Dank dem modernen 3-nm-Fertigungsprozess wirkt sich das aber nur minimal auf den Stromverbrauch aus und Apple konnte neben der Leistung auch die Effizienz verbessern.
Apple konnte die Prozessorleistung um fast 20 % verbessern, sowohl in den Single-Core- als auch den Multi-Core-Tests. Vor allem die Single-Core-Performance ist damit jetzt auf dem Niveau der schnellen Performance-Kerne aus Intels aktueller Raptor-Lake-Generation, die aber auch viel mehr Strom verbrauchen. Hier ist auch der Vorteil gegenüber AMDs Zen4-Prozessoren noch deutlich, die weder bei der Effizienz noch der reinen Leistung gegen den M3 ankommen. In den Multi-Core-Tests ändert sich das Bild allerdings und sowohl die Zen4-Prozessoren (ab U-Serie Ryzen 7) sowie die Raptor-Lake-P-Prozessoren von Intel bieten mehr Leistung, die Intel-CPUs sind aber deutlich ineffizienter. Intels U-Serie wie der aktuelle Core i7-1365U fallen auch bei der Multi-Core-Leistung ab. AMDs Zen4-Chips wie der Ryzen 7 7840U sind bei der Multi-Core-Effizienz allerdings praktisch gleichauf und schon mit den kommenden Ryzen-8000-Chips Anfang kommenden Jahres könnte AMD an Apple vorbeiziehen.
Mehr Leistung bei gleichzeitig höherer Effizienz - Apple liefert mit dem neuen M3 ab und auch die kommenden MacBook-Air-Modelle werden von der Leistungsspritze profitieren.
Bei der Grafikleistung gibt es ebenfalls einen Vorteil von bis zu 20 % gegenüber dem M2. Auch wenn der Stromverbrauch leicht angestiegen ist sehen wir trotzdem eine leichte Verbesserung bei der Effizienz und die anderen aktuellen iGPUs von AMD (Radeon 780M) bzw. Intel (Iris Xe Graphics G7) fallen deutlich zurück. Lediglich im OpenCL-Test kann sich die Radeon 780M leicht vor der M3-GPU behaupten.
Die Vergleiche mit dem neuen Qualcomm Snapdragon X Elite sind ebenfalls sehr interessant, denn gerade bei der Multi-Core-Leistung scheint der Snapdragon einen Vorteil zu haben. Die Grafikleistung ist aber zumindest beim kleinen Referenzdesign mit 23 Watt schwächer als beim Apple M3 und wir haben bisher auch nur eine sehr begrenzte Anzahl an Benchmarks, die Qualcomm präsentiert hat. Die Zahlen bescheinigen eine massive Verbesserung gegenüber den bisherigen 8cx-Gen3-Chips, aber hier müssen wir auch erstmal abwarten, wann überhaupt die ersten Geräte auf den Markt kommen und wie die Leistung dann im Endeffekt wirklich ausfallen wird.