M1 Ultra: Apples geheimes Doppel-Design

Eine verborgene Verbindung verknüpft zwei Apple-Silicon-Chips: Der M1 Ultra soll sich mit der derzeit schnellsten Desktop-Hardware anlegen.

Eine Analyse von veröffentlicht am
Die M1-Familie im Überblick
Die M1-Familie im Überblick (Bild: Apple)

Ich sehe was, was du nicht siehst: Schon als Apple den M1 Max (Test) vorgestellt hat, gab es Vermutungen, dass der gezeigte Die-Shot nicht korrekt war. Mittlerweile ist auch klar warum, denn Apple hat bewusst den vorhandenen Interconnect des Chips abgeschnitten, der dazu gedacht ist, aus zwei M1 Max den M1 Ultra zu bilden.

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Apple wirbt damit, dass der durch die sogenannte Ultra Fusion entstandene Prozessor die Leistung eines Core i9-12900K und einer Geforce RTX 3090 erreicht, dabei aber aufaddiert 300 Watt weniger benötigt. Tatsächlich ist Apple den vorliegenden Informationen nach etwas gelungen, was andere CPU/GPU-Hersteller bisher noch nicht erreicht respektive zumindest noch nicht öffentlich angekündigt haben.

Der M1 Max samt seinem Die-to-Die-Interconnect wird von TSMCs im N5-Verfahren (5 nm EUV) produziert, wobei es ein spezielles 2.5D-Packaging braucht, um beide Chips zu verknüpfen: Laut Apple wird ein Silizium-Interposer verwendet, wobei TSMC mit CoWoS-L (Chip on Wafer on Substrate samt Local Silicon Interconnect) und InFO-L (Integrated Fan-Out samt LSI) zwei denkbare Optionen anbietet.

Ultra Fusion macht Dual-SoC-GPU monolithisch

Mit einer Datenrate von 2,5 TByte/s zwischen den zwei M1-Max-Dies soll der M1 Ultra um mehr als das Vierfache vor anderen Lösungen liegen; AMD gibt für das Infinity Fabric der beiden GPUs eines Instinct-MI250X-Supercomputer-Beschleunigers rund 400 GByte/s an und Intels kommende Xeon-CPUs namens Sapphire Rapids schaffen 500 GByte/s von Chip zu Chip. Vor allem jedoch ist der M1 Ultra der erste Grafikprozessor, der zwar aus zwei Dies besteht - von der Software aber wie ein monolithischer Chip angesprochen wird.

  • M1 Ultra im Überblick (Bild: Apple)
  • Der Chip hat 20 CPU-Cores ... (Bild: Apple)
  • ... sowie 64 GPU-Cores ... (Bild: Apple)
  • ... plus 32 NPU-Cores ... (Bild: Apple)
  • ... und eine vierfache Encode-Engine. (Bild: Apple)
  • M1 Ultra vs Core i9-12900K (Bild: Apple)
  • M1 Ultra vs Core i9-12900K (Bild: Apple)
  • M1 Ultra vs Geforce RTX 3090 (Bild: Apple)
  • M1 Ultra alias 2x M1 Max (Bild: Apple)
M1 Ultra vs Core i9-12900K (Bild: Apple)
M1M1 ProM1 MaxM1 Ultra
Fertigung5 nm TSMC 5 nm TSMC 5 nm TSMC 5 nm TSMC
Transistoren16 Mrd33,7 Mrd57 Mrd114 Mrd
Die-Sizeca 120 mm²ca 245 mm² *ca 475 mm² *ca 950 mm² *
CPU-Kerne4P + 4E 8P + 2E8P + 2E16P + 4E
L2-Caches12MB + 4MB24MB + 4MB24MB + 4MB48MB + 8MB
SL-Cache16MB24MB48MB96MB
GPU-Kerne8 @ 2,6 Teraflops16 @ 5,2 Teraflops32 @ 10,4 Teraflops64 @ 20,9 Teraflops
NPU-Kerne16 @ 11 Teraops16 @ 11 Teraops16 @ 11 Teraops32 @ 22 Teraops
Interface128 Bit256 Bit512 Bit1024 Bit
Bandbreite68 GByte/s205 GByte/s410 GByte/s820 GByte/s
SpeicherLPDDR4X-4266LPDDR5-6400LPDDR5-6400LPDDR5-6400
Kapazität16 GByte (2x8)32 GByte (2x16)64 GByte (4x16)128 GByte (8x16)
Power**bis zu 20 Watt(?)bis zu 90 Wattbis zu 140 Watt
Spezifikationen des M1 Apple Silicon * basierend auf Apples (verzerrten) Die-Shots ** gemessen
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Weil es sich beim M1 Ultra um einen verdoppelten M1 Max handelt, gibt es 16 Firestorm-Performance- und vier Icestorm-Efficiency-Kerne sowie 64 Grafik- und eine Neural Engine mit 32 Cores. Die Leistung soll dank des Ultra-Fusion-Interconnects nahezu linear steigen, was erste Werte im Geekbench bestätigen. Apple zufolge ist der M1 Ultra bei rund 60 Watt gleich 90 Prozent schneller als ein Core i9-12900K mit DDR5 bei gleicher Verlustleistung, oder anders ausgedrückt: Er schafft die gleiche Performance bei 100 Watt weniger. Die integrierte Grafik des M1 Ultra wiederum soll so schnell wie eine Geforce RTX 3090, dabei jedoch 200 Watt sparsamer sein.

Laut Apple wurden für die Messungen erneut "ausgewählte, branchenübliche Standard-Benchmarks" verwendet, welche der Hersteller aber wie üblich nicht namentlich nennt. Schon beim M1 Max waren die beworbenen Werte nachstellbar, was die CPU/GPU-Leistung des Chips anbelangt hat. Der M1 Ultra im neuen Mac Studio dürfte daher die von Apple beworbene Performance und Effizienz erreichen, wobei das System samt Vollausbau-SoC und 64 GByte Unified-Memory mindestens 5.750 Euro kostet.

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suit1337 11. Mär 2022

Die Probleme in der Fertigung sind sicher immens, bei 400, 500 mm² großen ICs ist die...

suit1337 11. Mär 2022

Dann muss man halt einfach mal ordentlich vergleichen ein 12900K und nicht Produkte...

Myxin 10. Mär 2022

Der MacPro wird eine komplette Tischplatte aus ARM Bausteinen haben, dafür braucht der...

Allandor 10. Mär 2022

Das ist wohl klar. Aber da geht bei der Performance beim Threadripper/Epic halt auch...



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