Apple M4-SoC in der Analyse - AMD, Intel und Qualcomm haben aktuell keine Chance

Wir haben die Basisvariante des iPad Pro 11 mit 256 GB RAM, 8 GB RAM und dem 9-Kern M4-Chip sowie das iPad Pro 13 mit der 1-TB-SSD, 16 GB RAM sowie dem 10-Kern M4-Chip für unsere Tests zur Verfügung. Es ist das erste Mal, dass Apple einen seiner neuen M-SoCs in dem iPad Pro debütiert, was im Vergleich zum MacBook natürlich auch unsere Testmöglichkeiten einschränkt. Zum einen ist die Anzahl der Benchmarks für iPad OS deutlich limitiert. Da es zudem nur einen einzigen USB-C-Anschluss gibt, können wir auch keine Energiemessungen an einem externen Bildschirm vornehmen. Für genaue Effizienz-Ergebnisse müssen wir auf neue MacBooks mit dem M4 warten. Da die aktuellen MacBook-Air-Modelle mit aber erst vor wenigen Monaten mit den M3-Chips auf den Markt gekommen sind, gehen wir nicht von einem schnellen Update aus. Wenn Apple bei dem M3-Schema bleibt, wird wohl das MacBook Pro 14 Basismodell als erstes mit dem M4-SoC auf den Markt kommen.

Der neue M4-SoC ist nach dem M3 (bzw. dem M3 Pro/M3 Max) Apples zweite M-SoC-Generation, die in dem fortschrittlichen 3-nm-Verfahren produziert wird. Beim Wechsel vom M2 auf den M3 konnte Apple die Takte dank der kleineren Strukturbreite anheben, ohne den Stromverbrauch signifikant zu verändern. Die grundsätzliche Kernarchitektur mit vier Performance- und vier Efficiency-Kernen blieb aber unverändert. Mit dem neuen M4-SoC steigt der maximale Takt weiter an, wobei wir aktuell nur den Wert für die Performance-Kerne angeben können. Hier sind es nun bis zu 4,38 anstatt 4,056 GHz beim M3 (3,48 GHz beim M2). Gleichzeitig ändert sich zum ersten Mal aber auch die Kernkonfiguration, denn nun werden sechs Efficiency-Kerne entweder mit drei oder vier Performance-Kernen kombiniert.

Bei der Grafikkarte vergleicht Apple die Leistung der M4-GPU vor allem mit dem alten M2-SoC aus dem bisherigen iPad Pro (Modelljahr 2022). Es kommt nach wie vor eine 10-Kern-GPU zum Einsatz, die wie schon bei der M3-Generation Dynamic Caching sowie Hardware basiertes Mesh Shading und Ray Tracing unterstützt. Über den Takt der GPU-Kerne haben wir derzeit keine Informationen. Die neue Neural Engine hat ebenfalls ein Upgrade bekommen und erreicht nun 38 anstelle von 18 TOPS beim M3-SoC bzw. 15,8 TOPS beim M2-SoC. Ein großer Nachteil der alten M-Chips bleibt aber, denn auch der neue M4-SoC kann nur ein externes Display ansteuern. 

Für die Single-Core-Leistung steht uns auf dem iPad Pro lediglich Geekbench zur Verfügung. Nachdem bereits die M3-Generation einen Sprung von knapp 20 % gegenüber dem M2 gemacht hat, sehen wir auch bei den beiden M4-Modellen einen Vorteil von knapp 20 % vor dem Apple M3. Selbst der M3 konnte auch in Benchmarks wie Cinebench problemlos mit den meisten aktuellen Mobilprozessoren von AMD und Intel mithalten und musste sich nur hoch getakteten Modellen wie dem Core Ultra 9 185H oder HX-Modellen geschlagen geben. Mit dem erneuten Performance-Sprung kann sich Apple mit dem M4 aber ganz klar die Single-Core-Leistungskrone holen und sollte auch keinerlei Probleme mit den neuen Snapdragon-X-Elite-Prozessoren haben, für die wir noch Qualcomms Referenzwerte von der Produktvorstellung im letzten Herbst verwenden. Basierend auf den Verbrauchswerten während des Benchmarks gehen wir erneut von einem Stromverbrauch von etwa 5 Watt in Single-Core-Szenarien aus. Das bedeutet, dass man mit dem neuen iPad Pro 11 Basismodell mehr Single-Core-Leistung bekommt als beim aktuellen MacBook Pro.

Im Gegensatz zu der sehr guten Single-Core-Leistung war die Multi-Core-Leistung des alten M3-SoCs mit einem verbrauch von rund 20 Watt zwar respektabel, aber vor allem gegenüber den Zen4-Mobilprozessoren von AMD war der Effizienzvorteil nicht riesig und auch bei der reinen Leistung waren die Konkurrenzprodukte schneller (aber natürlich mit aktiver Kühlung). Mit dem neuen M4 behebt Apple aber auch dieses Problem und neben den beiden zusätzlichen Efficiency-Kernen helfen die höheren Takte. 

Der "kleine" M4-SoC mit drei Performance-Kernen in unserem Testgerät des iPad Pro 11 kann sich in Geekbench knapp 10 % vor dem alten M3-SoC positionieren, bleibt aber hinter dem Basismodell des M3 Pro mit 11 Kernen sowie dem Snapdragon X Elite mit 23 Watt. Der M4 mit allen vier Performance-Kernen liegt 22 % vor dem alten M3 und auch vor dem X Elite sowie dem M3 Pro (11 Kerne), er bietet also mehr Leistung als das MacBook Pro 14 mit dem kleinen M3 Pro. Der alte Apple M2 wird um 32 % (9-Kern M4) bzw. 46 % (10-Kern M4) übertroffen, Apples Angabe mit der 1,5-fachen CPU-Leistung gegenüber dem M2 iPad Pro passt also. 

Die schnellen Intel- und AMD-Chips der H45-Klasse (z. B. Core Ultra 9 185H oder Ryzen 9 8945HS) werden geschlagen, aber die aktuellen HX-Prozessoren sind natürlich noch einmal deutlich schneller. 

Der aktuelle M3 Pro mit 12 Kernen (wie er beispielsweise im MacBook Pro 16 zum Einsatz kommt) ist nur minimal schneller, genauso wie das 80W-Referenzsystem vom Snapdragon X Elite. Noch beeindruckender werden diese Ergebnisse jedoch, wenn man sich den Stromverbrauch des Prozessors ansieht, der im Fall des iPad Pro 13 während des Benchmarks (mit einem 65-Watt-Netzteil) bei rund 15 Watt lag. Das bedeutet, dass der neue M4-SoC trotz höherer Leistung sogar weniger Strom verbraucht und alleine die Tatsache, dass ein derart schneller Chip passiv gekühlt werden kann, dürfte bei der Konkurrenz nur für wenig Freude sorgen.

Die Grafikkarte setzt wie schon beim M3 auf 10 Kerne und es werden auch die gleichen Features unterstützt. Wir gehen aufgrund des verbesserten Prozesses daher nur von einem etwas höheren Takt aus, wobei die Testergebnisse einen Unterschied zwischen den beiden M4-Modellen nahelegen. Im Geekbench-Metal-Test sehen wir einen Vorteil von 12 % für die neuen GPU gegenüber der alten M3-GPU und die 10-Kern-GPU des Apple M2 wird um 18 % überboten. Die kleine M3-Pro-Grafikkarte mit 14 Kernen ist hier aber noch deutlich schneller (+27 %). In den GPU-Benchmarks messen wir einen Verbrauch von rund 15 Watt, was auch der alten M3-GPU mit 10 Kernen entspricht.

Der 3DMark-Test Wildlife Extreme Unlimited eignet sich sehr gut, um die Leistung von GPUs verschiedener Plattformen zu vergleichen. Bereits die alte M3-GPU war hier ein gutes Stück schneller als die aktuellen iGPUs von Intel sowie AMD. Mit der neuen M4-GPU kann Apple den Vorsprung noch etwas ausbauen und liegt jetzt 30-37 % vor schnellen Varianten der Arc Graphics mit 8 Xe-Kernen und mehr als 60 % vor der Radeon 780M. Interessant ist hierbei zudem, dass der schnelle M4 lediglich 5 % hinter der 30-Watt-Variante der Nvidia GeForce RTX 4050 Laptop im Dell XPS 14 liegt. Die M3-Pro-GPU ist aber auch hier noch einmal deutlich schneller.

In den GFX-Bench-Tests sind die Werte etwas durchwachsener, aber auch hier zeigt sich in fast allen Fällen ein Vorteil gegenüber der M3-GPU. Besonders spannend ist der Test Aztec Ruins Normal Tier Offscreen, da Qualcomm hierfür Ergebnisse veröffentlicht hat. Mit dem neuen M4-SoC kann Apple hier an dem 23-Watt-Referenzsystem vorbeiziehen.