M1 Ultra im Test: Die Krönung des Apple Silicon

Was haben ein Core i9-12900K und eine Geforce RTX 3080 Ti gemein? Beide sind langsamer oder zumindest viel ineffizienter als Apples M1 Ultra.

Ein Test von veröffentlicht am
Apples M1 Ultra im Test
Apples M1 Ultra im Test (Bild: Apple, Pixabay)

Vor nicht ganz zwei Jahren erst hatte Apple angekündigt, alle Mac-Systeme von x86-Intel-CPUs und AMD-Grafikkarten auf eigenes Apple Silicon umzustellen. Mit dem neuen Mac Studio gibt es die bisher leistungsstärkste Ausbaustufe: Der M1 Ultra genannte Chip soll Apple zufolge die derzeit schnellste Desktop-Hardware einholen und dabei auch noch sparsamer sein. Und ja, da hat gerade jemand laut "amazing" gedacht!

Inhalt:
  1. M1 Ultra im Test: Die Krönung des Apple Silicon
  2. Beeindruckend schnell, beeindruckend effizient
  3. Apple M1 Ultra: Verfügbarkeit und Fazit

Tatsächlich hat Apple nicht zu viel versprochen, denn der M1 Ultra ist dank seines cleveren Designs ein extrem schneller sowie effizienter Prozessor geworden und das, obwohl die eigentliche Technik mittlerweile weit über zwei Jahre alt ist. Das zeigt umso mehr, wie konkurrenzlos Apples ARM-Chips sind. Warum, beleuchten wir mit einer ausführlichen Analyse, gefolgt von Benchmarks gegen den Core i9-12900K, den Ryzen 9 5950X und die Geforce RTX 3080 Ti.

Der M1 Ultra basiert auf dem M1 Max (Test), welcher wiederum eine erweiterte Version des regulären M1 (Test) darstellt. Sie alle haben gemein, dass zumindest die CPU-, GPU- und NPU-Kerne vom A14 abstammen, der im Herbst 2020 zusammen mit dem iPad Air und dem iPhone 12 (Mini) veröffentlicht wurde. Für die einzelnen Ausbaustufen vom A14 über M1 bis zum M1 Pro/Max hat Apple die Menge der Funktionseinheiten durch anteilige Verdopplung nach oben skaliert, der M1 Ultra verdoppelt sie erneut.

Apples Potara-Ohrringe heißen Ultra Fusion

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Gehen wir aber zuerst einen Schritt zurück: Alle M1-Prozessoren sind monolithische Chips, die neben Performance-Cores (Firestorm) und Efficiency-Cores (Icestorm), einer Grafikeinheit, einer Neural Engine (ANE aka NPU), einem SSD- sowie einem LPDDR4X/LPDDR5-Controller auch Decoder/Encoder und Interfaces für etwa Thunderbolt 4 aufweisen. Die größte Ausbaustufe war bisher der M1 Max, dessen Design sich zusammengefasst als 8P+2E+16N+32G bezeichnen lässt.

  • 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 im Überblick (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

Dieses zu verdoppeln, würde einen enorm großen Chip erfordern, der sich nahe der Grenze des Machbaren bewegt oder gar darüber hinaus geht - das Limit für die Maske (Reticle) eines Steppers liegt bei 858 mm². Ergo hat sich Apple dafür entschieden, zwei M1-Max-Dies zu verknüpfen, indem diese auf einen gemeinsamen Träger gesetzt werden. Offiziell ist von einem Silizium-Interposer die Rede, welcher die Ultra Fusion möglich macht. TSMC als Fertigungspartner bietet zwei Optionen an, CoWoS-L (Chip on Wafer on Substrate samt LSI) und InFO-L (Integrated Fan-Out samt LSI), genutzt laut TSMC allerdings Letztere.

Apple Mac Studio M1 Ultra, MAC-System

Wichtig ist hier der LSI (Local Silicon Interconnect), welcher kleine Brücken zwischen den einzelnen Dies bildet und diese mit äußerst hoher Geschwindigkeit verbindet - Apple gibt 2,5 TByte/s an. Basierend auf einem Hintergrundgespräch mit Apple und unserem Verständnis nach handelt es sich nicht um eine InFO-L-Standardlösung, sondern um eine modifizierte, da Apple laut eigener Aussage über ein exzellentes Inhouse-Packaging-Team verfügt. Vor allem ist der M1 Ultra der erste Grafikprozessor, der zwar aus zwei Dies besteht - von der Software aber wie ein monolithischer Chip angesprochen wird.

Schauen wir uns an, wie sich der M1 Ultra gegen x86-Hardware sowie schnelle Desktop-Grafikkarten schlägt und wie die Effizienz ausfällt.

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Beeindruckend schnell, beeindruckend effizient 
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Grisu__ 22. Mär 2022 / Themenstart

Die Gerüchte zum M2 gibt es schon lange. Erste Zeichen gibts in MacOS Monterey, deshalb...

terraformer 21. Mär 2022 / Themenstart

Mich stört wen/wenn noch mehr als das/dass ;-) Von daher bin ich schon froh, wenn ein...

Dwalinn 21. Mär 2022 / Themenstart

Ja der normale M1 ist defenitiv spitze aber ich würde nicht sagen das das darum auch...

Dwalinn 21. Mär 2022 / Themenstart

Aber warum ausgerechnet mit denen konkurrieren? Bei Nintendo wird die Hardware nicht...

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