Apple M4 (9 cores) vs Apple M4 Pro (12 cores) vs Apple M4 Max (16 cores)

Apple M4 (9 cores)

Der Apple M4 mit 9 Kernen ist ein Prozessor (SoC) mit ARM-Architektur, der über 9 CPU-Kerne, eine neuronale Engine mit 16 Kernen und eine GPU mit 10 Kernen und RT-Unterstützung verfügt. Der Apple-SoC wurde im Mai 2024 im Rahmen einer iPad-Einführungsveranstaltung vorgestellt und wird in den Einsteigsgeräten der iPads (256 und 512 GB) verbaut. Er verfügt nur über 3 der 4 Performance-Kerne die mit bis zu 4,3 GHz laufen. Sechs weitere Effizienzkerne runden das Paket ab.

Der M4 mit 9 Kernen hat einen etwa 10 % leistungsfähigeren Bruder, den M4 mit 10 Kernen.

Architektur und Eigenschaften

Es scheint, dass die neuen CPU-Kerne mit höheren Taktfrequenzen laufen als die des M3 und auch einige kleinere architektonische Verbesserungen aufweisen. Die SME2-Unterstützung weist darauf hin, dass sowohl für die Leistungskerne als auch für die Effizienzkerne eine stark angepasste Version der ARM v9.4-A-Mikroarchitektur verwendet wird. Der integrierte Hauptspeicher ist nun schnellerer LPDDR5X-7500 RAM (Unified Memory), während der M3 auf 6400 MT/s beschränkt war. Bei den drahtlosen Verbindungen bleibt s leider bei Wi-Fi 6E und BT 5.3. Thunderbolt 3 / USB 4-Unterstützung ist an Bord, genau wie DisplayPort-Unterstützung. Die aktualisierte NPU liefert bis zu 38 TOPS Leistung für KI-Workloads.

Leistung

Die Single-Thread-Leistung, die Multi-Thread-Leistung und die NPU-Leistung wurden im Vergleich zum Vorgänger-M3 deutlich gesteigert. Der neue 3-nm-Chip ist bei kurzfristigen Multi-Thread-Workloads etwa 11 % schneller als der M3, während er bei Single-Thread-Aufgaben jeden möglichen Chip der M3-Serie mit einem komfortablen Vorsprung schlägt. Im Geekbench 6.2 Multi liegt der 9-Core M4 direkt über dem Core i9-13900H und dem Ryzen 7 7840HS; tatsächlich ist der M4 nur 3 % langsamer als Intels Top-Chip Core Ultra 9 185H. Die Single-Thread-Leistungsverbesserung von 13 % bis 18 % gegenüber den Chips der M3-Serie wird deutlich, wenn wir uns die Single-Thread-Kraken-Testergebnisse von Mozilla ansehen. Octane V2 scheint zu glauben, dass der M4 nur 4 % langsamer ist als Intels mächtiger Core i9-14900HX. Die CrossMark-Ergebnisse deuten darauf hin, dass der M4 etwa so schnell ist wie der Core i9-13900H.

Der 10-Core M4 ist bei Multi-Thread-Workloads etwa 10 % schneller. Er liefert auch eine geringfügig höhere Single-Thread-Leistung als der M4 mit 9 Kernen.

Obwohl Apple zweifelsohne ein großes Lob für seine Leistung verdient, ist es wichtig zu betonen, dass alle unsere Tests nur kurzfristige Arbeitslasten betreffen. Der M4 wird bei langfristiger Arbeitsbelastung deutlich drosseln, da es in dem superdünnen iPad Pro Gehäuse keinerlei aktive Kühlung gibt.

Grafik

Ähnlich wie die 10-Kern-GPU des M3 verfügt die M4-GPU (ebenfalls 10 Kerne) über Hardware-Unterstützung für Raytracing sowie Mesh-Shading und andere moderne Technologien. Sie unterstützt externe Bildschirme mit Auflösungen von bis zu 6K und kann die gängigen AV1-, HEVC- und AVC-Videocodecs hardwaremäßig dekodieren (die Kodierung wird für AV1 noch nicht unterstützt). 

Stromverbrauch

Das M4 wird in einem sehr dünnen Metallgehäuse ohne jegliche aktive Kühlung untergebracht sein. Es ist davon auszugehen, dass der dauerhafte Stromverbrauch des Chips nicht über 9 Watt liegen wird, wobei kurzfristige Spitzenwerte von bis zu 14 Watt theoretisch möglich sind. 

In der offiziellen Pressemitteilung von Apple heißt es, dass der Chip in einem 3-nm-Prozess der zweiten Generation“ (höchstwahrscheinlich ein TSMC-Prozess) gefertigt wird, der eine sehr gute Energieeffizienz (ab H1 2024) gewährleistet.

Apple M4 Pro (12 cores)

Der Apple M4 Pro 12-Core CPU ist ein High-End-SoC für Laptops und Mini-PCs, der im September 2024 vorgestellt wurde. Er verfügt über 8 der 10 leistungsstarke CPU-Kerne, die mit bis zu 4,5 GHz laufen, sowie 4 effiziente Kerne, die mit bis zu 2,6 GHz laufen. Die integrierte 16-Kern GPU und mindestens 24 GB schneller LPDDR5x-Speicher mit 273 GB/s (je nach Konfiguration) sind ebenso enthalten wie USB 4 und Thunderbolt 5-Unterstützung.

Die integrierte neuronale Engine mit 16 Kernen (bis zu 38 TOPS) findet sich in der gesamten M4-Chipfamilie. Darüber hinaus wird angenommen, dass alle M4-Prozessoren bis zu einem gewissen Grad auf der ARM v9.4-A Architektur basieren.

Die CPU-Leistung ist bei Nutzung aller Kerne auf dem Niveau eines aktuellen AMD Ryzen AI 9 HX 370 (Cinebench R23 knapp schneller im Schnitt) und ein Core Ultra 9 288V kann deutlich abgehängt werden. Bei der Einzelkern-Leistung kann der M4 Pro deutlich punkten und ist auf dem Niveau der schnellsten Intel Chips, wie dem Core i9-14900HX. Interessanterweise, waren die von uns getesteten M4 und die schnellere M4 Pro Variante mit 14-Kernen 4-5% schneller als der abgespeckte Einstiegs M4 Pro in Cinebench (Geekbench jedoch selbes Niveau).

Laut Powermetrics verbraucht der CPU-Teil am Anfang des Cinebench 2024 Multi Tests 40,1 Watt. Im Laufe des Tests verringert sich der Verbrauch auf etwa 32 Watt. Gemeinsam mit der GPU kann der Chip auch kurzzeitig 47,5W (Cinebench + Valley) verbrauchen, pendelt sich dann aber auf 31 Watt ein. Der 3 nm TSMC-Prozess der 2. Generation, mit dem der M4 Pro gefertigt wird, bietet eine gute Energieeffizienz.

Apple M4 Max (16 cores)

The 16-core Apple M4 Max is a powerful ARM architecture processor (SoC) for laptops and mini-PCs that debuted in Sep 2024. It features 12 performance CPU cores running at well over 4 GHz along with 4 efficient cores running at under 3 GHz. The 40-core M4 Max GPU and at least 48 GB of fast 546 GB/s LPDDR5x on-package memory depending on the configuration are included as well, as is USB 4 and Thunderbolt 5 support.

The built-in 16 core neural engine (up to 38 TOPS) is found across the whole M4 chip family. Furthermore, all M4 processors are thought to be based on the ARM v9.4-A architecture to a certain degree.

Performance

The M4 Max is set to be just around 15% faster than the 16-core M3 Max. This is very, very impressive.

Graphics

The 40-core M4 Max GPU has hardware support for ray tracing as well as mesh shading and other modern technologies. It supports external displays with resolutions as high as "8K" and it can HW-decode a few popular video codecs such as h.264, h.265 and AV1.

Its gaming performance is set to be about as good the GeForce RTX 4070 Laptop. Please keep in mind that very few games have been compiled specifically for Apple silicon Macs meaning most titles have to be run via emulation layers. Some of them are displayed with visual artefacts as a result, or don't start at all.

Power consumption

To let so many CPU and GPU cores breathe, some really high TDP figures are required. We assume the chip consumes 90 W to 100 W when under full load.

The 2nd generation 3 nm TSMC process the M4 Max is built with delivers good power efficiency, as of late 2024.