El M1 Ultra: el gran salto de Apple en el diseño de chips

Apple presentó lo que llama “un último chip” a la familia M1, el M1 Ultra en su evento Peek Performance. Eché un vistazo un poco más profundo a lo que esto significa.

Entregar lo imposible: es un trabajo diario

El chip fue presentado por Johny Srouji, vicepresidente senior de tecnologías de hardware de Apple. Describió las limitaciones físicas para crear chips más grandes que el M1 Max, explicó que la industria generalmente opta por utilizar chips duales, pero describió la pérdida de eficiencia de ese enfoque.

Es por eso que Apple eligió combinar dos chips M1 Mac en el M1 Ultra. “M1 Ultra es otro cambio de juego para el silicio de Apple que una vez más sorprenderá a la industria de las PC”, dijo Srouji. “Al conectar dos matrices M1 Max con nuestra arquitectura de empaque UltraFusion, podemos escalar el silicio de Apple a nuevas alturas sin precedentes. “

También dijo que el M1 Ultra “completa la familia” de procesadores Mac, al menos por ahora.

Srouji pasó a explicar cómo la empresa logró combinar dos chips M1 Max en un M1 Ultra. Señaló una tecnología de interconexión de morir a morir que siempre estuvo en el M1 Max, algo que Apple no ha discutido antes. (Me parece recordar que esto fue visto por otros en algún momento, pero no puedo encontrar una referencia).

¿Qué es UltraFusion?

Esa interconexión utiliza una arquitectura de empaquetado patentada que Apple llama UltraFusion. Apple describe esto como “muy por delante” de la industria y afirma que puede transportar datos alrededor del chip a 2,5 terabytes por segundo de baja latencia, ancho de banda entre procesadores, que es rápido.

Para hacerlo, UltraFusion utiliza un intercalador de silicio con el doble de densidad de conexión “de cualquier tecnología disponible”, dijo Srouji.

Un intercalador de silicio es básicamente una interconexión en el paquete que une los dos troqueles utilizados en M1 Ultra. (Me imagino que Apple puede haber usado la tecnología 3DFabric de TSMC para lograr UltraFusion).

Apple ganó lo que parece ser su primera patente de diseño relacionada en marzo de 2021, aunque el trabajo comenzó antes. Su enfoque no es único; AMD y otros también han desarrollado tecnología de interconexión de interposición de silicio para sus chips de PC. Pero la afirmación de Apple de lograr una solución superior resonará.

Apple dice que su tecnología ofrece 4 veces el ancho de banda de las tecnologías de interposición de la competencia.

Otro elemento importante de la invención de Apple es que los desarrolladores no necesitarán reescribir su código para usar este poder; UltraFusion significa que, a nivel de sistema, la Mac ve el chip como un solo procesador, no como dos.

Lo que esto significa en la práctica es que las aplicaciones pueden acceder al doble de transistores y duplicar el rendimiento, la eficiencia y los núcleos de GPU, sin ajustes de código.

Conoce a la familia M

La familia de procesadores de Apple ahora ofrece cuatro variantes equipadas de la siguiente manera.

el m1

El procesador M1 aclamado por la crítica ofrece:

  • 16 mil millones de transistores y un tamaño de troquel cuadrado de 119 mm.
  • 4 núcleos de rendimiento, 12 MB de caché L2.
  • 4 núcleos de eficiencia con caché L2 de 4 MB.
  • 8 núcleos GPU.
  • Memoria DDR4x de 16 GB a 68 GB/s.
  • El M1 Pro

    El M1 Pro lleva esto más alto, con:

  • 33.700 millones de transistores en un troquel cuadrado de 240 mm.
  • 8 núcleos de rendimiento, caché L2 de 24 MB.
  • 2 núcleos de eficiencia con caché L2 de 4 MB.
  • 16 núcleos GPU.
  • Memoria DDR5 de 32 GB a 200 GB/s.
  • El M1 Max

    El M1 Max proporciona:

  • 57 mil millones de transistores tenemos un troquel cuadrado de 420 mm.
  • 8 núcleos de rendimiento, caché L2 de 24 MB.
  • 2 núcleos de eficiencia con caché L2 de 4 MB.
  • 32 núcleos GPU.
  • Memoria DDR5 de 64 GB a 400 GB/s.
  • Y el nuevo M1 Ultra

    El M1 Ultra te ofrece:

  • 114 mil millones de transistores tenemos un troquel cuadrado de 840 mm.
  • 16 núcleos de rendimiento, caché L2 de 48 MB.
  • 4 núcleos de eficiencia con caché L2 de 4 MB.
  • 64 núcleos GPU.
  • Hasta 128 GB de memoria DDR5 a 800 GB/s.
  • que significa todo

    Debido a que M1 Ultra tiene el doble de núcleos, debería administrar incluso las tareas informáticas más complejas. De hecho, dado que el M1 Pro ya ofrece lo que la mayoría de los usuarios de Mac necesitan, este chip inevitablemente abrirá la puerta a nuevas experiencias altamente intensivas. Después de todo, el rendimiento y la potencia que puede explotar en las aplicaciones de audio, video y diseño 3D también deberían beneficiar a los juegos.

    Que el M1 Ultra también ofrezca 64 núcleos gráficos es notable.

    Juntas, esta combinación de tecnologías significa que Apple ha podido construir un chip que es 1,9 veces más potente que la última CPU Intel Core i9-12900K de 12.ª generación cuando ambos funcionan a 60 vatios. En otras palabras, obtiene un mayor rendimiento de la CPU sin procesar a una fracción de los costos de energía.

    Eso es bueno para un usuario individual, pero para las empresas que manejan bancos de máquinas de alta gama, reducir el consumo de energía tiene grandes beneficios para los costos comerciales.

    Al ejecutar una aplicación, también puede abordar una enorme memoria unificada de 128 GB. Dado que los estudios de producción de video profesional ejecutan bancos de Mac que realizan operaciones computacionalmente intensivas, esto genera un ahorro significativo en el presupuesto. El hecho de que también funcionen mucho más rápido significa que las inversiones en estas máquinas se convierten en poco más que “un error de redondeo” para algunas tiendas profesionales, como señaló el analista de CCS Ben Wood.

    Mientras tanto, de vuelta en el mundo real.

    Todavía no podemos saber cuál será el impacto en el mundo real de este rendimiento, pero los primeros puntajes de Geekbench muestran que un Mac Studio que ejecuta un M1 Ultra logra un puntaje de un solo núcleo de 1,793 y un puntaje de múltiples núcleos de 24,055.

    En contraste, el Xeon W Mac Pro de gama más alta obtiene 1152 y 19 951 en las mismas pruebas, mientras que el muy promocionado Threadripper 3990X de AMD es solo un poco más rápido con 25 133 puntajes multinúcleo y solo 1213 de un solo núcleo.

    Por supuesto, las partituras sintéticas no significan mucho cuando se trata del uso en el mundo real.

    Si bien eso es cierto, puedo decir que lo que he visto de los chips de la serie M hasta ahora sugiere fuertemente que estas pruebas se traducirán en ganancias de velocidad de aplicación en el mundo real. Dado que el cambio a M1 prácticamente duplicó el rendimiento de las aplicaciones de Adobe en Mac, estaré muy interesado en ver qué dice Adobe sobre M1 Ultra en el futuro.

    La propia Apple afirma que el procesador ofrecerá 3,8 veces el rendimiento de la CPU, 4,5 veces el rendimiento de la GPU y un aprendizaje automático 3 veces más rápido en comparación con los también destacados sistemas M1 Mac e Intel iMac.

    [Also read: One year on, developers still love Apple Silicon Macs]

    ¿Qué pasa después?

    Al finalizar su presentación, Apple dijo que tenía una Mac más para presentar, pero dijo que esto sería para otro momento.

    Muchos asumen que será la Mac Pro, pero no podemos estar seguros de si la compañía tiene la intención de usar la M1 Ultra en esa computadora o si tiene otros planes. Creo que es probable que Apple optimice aún más el diseño del M1 Ultra y aumente la velocidad para aprovechar la gestión térmica adicional disponible en el Mac Pro.

    El principal ingeniero de silicio de Apple aludió a las mejoras de diseño durante su presentación, y en toda la industria se reconoce que nos estamos acercando a límites finitos en términos de tecnología de procesador. Eso significa que las mejoras futuras se centrarán cada vez más en el diseño, el empaque y la arquitectura de los troqueles, y es probable que sea otra razón por la que Apple desarrolló UltraFusion: esto forma una ruta hacia una mayor innovación en el diseño de chips.

    La memoria unificada y la extensión continua de lo que se coloca en el SoC (como agregar el diseño de módem 5G propio de Apple) desencadenarán una mayor evolución, al igual que la inclusión de una GPU en el mismo procesador.

    Apple también debería estar en condiciones de introducir procesadores de la serie M basados ​​en procesos de diseño de 3 nm una vez que comience a migrar a la fabricación de 3 nm en 2023-24. Inevitablemente, esto le permitirá introducir más mejoras de potencia, rendimiento y eficiencia, incluso cuando el resto de la industria se arrastra hacia los chips de 5 nm.

    Lo que piensa el negocio

    Señalando que el M1 Ultra es 7 veces más rápido que el M1, el analista de Wedbush, Daniel Ives, dijo a los clientes que esto representa “un logro tecnológico asombroso que es otra oportunidad para los incondicionales de los chips como Intel, ya que Apple supera a las compañías de chips en su propio juego”. en el frente del escritorio.”

    “Apple ya ha puesto un listón bastante alto con el M1 Max, y ahora pretenden superarlo con el M1 Ultra. Y si pueden cumplir con esos objetivos, habrán establecido dos veces un nuevo punto alto para el diseño de SoC en el lapso de solo 6 meses. Estos son tiempos emocionantes, de hecho”, escribió Anandtech.

    Sin embargo, una gran pregunta sigue sin respuesta: ¿por qué el Mac Studio con un M1 Ultra pesa 2 libras más que el que tiene un M1 Max? La respuesta, aparentemente, es que ambos tienen la misma fuente de alimentación incorporada de 370 vatios. El peso adicional refleja que el modelo M1 Ultra alberga un módulo térmico de cobre más grande en comparación con el M1 Max Mac Studio, que utiliza un disipador térmico de aluminio.

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