Esto es todo lo que podemos esperar del chip M3 de Apple

Con la introducción del M2 Ultra, que nos trajo las últimas versiones de Mac Studio y Mac Pro, Apple ha completado su transición para dejar Intel atrás y dar por concluida la familia de chips M2.

Ahora, todas las miradas están puestas sobre el M3. Los informes dicen que Apple ya está probando nuevos portátiles con el M3 y que los primeros posiblemente lleguen a finales de este año. Aún no sabemos mucho sobre el M3, salvo que probablemente se fabricará con el proceso de 3 nm de TSMC.

Si queremos hacernos una idea de lo que cabe esperar del M3, podemos fijarnos en la evolución de los procesadores de la serie M y su relación con los de la serie A utilizados en iPhones y iPads. Nadie sabrá realmente cómo será el M3 hasta que lo confirme Apple, pero podemos echar una vista al pasado para predecir el futuro.

Relación entre el chip M3 y el chip A16

Cuando estimamos el rendimiento del chip M2 a principios del año pasado, nos basamos en un concepto sencillo: de la misma manera que el M1 es esencialmente un gran A14 con algunos retoques, el M2 debería ser un gran A15. Si nos fijábamos en la diferencia de rendimiento entre el A15 y el A14, podíamos calcular la diferencia de rendimiento entre el M2 y el M1.

El resultado fue bastante bueno: nuestras predicciones no estaban muy equivocadas. Creemos que el M3 se basará en las mismas actualizaciones arquitectónicas del A16, pero con más núcleos y algunos ajustes más.

¿Es justo decir que el M3 tendrá la misma diferencia de rendimiento respecto al M2 que el A16 respecto al A15? Probablemente sea una simplificación excesiva, pero es el mejor punto de partida para hablar de un chip que no llegará, al menos, en un par de meses.

El proceso de 3 nm de TSMC

Todos los rumores apuntan a que el M3 será un chip de 3 nm fabricado por TSMC, socio de Apple. Esa es una de las razones por las que es posible que no veamos un producto con M3 este año. El proceso de 3 nm de TSMC es aún incipiente y tiene una capacidad de producción relativamente pequeña, y Apple lo está utilizando solo para el A17 de los iPhone de este otoño.

Los chips de mayor tamaño (y menor volumen) de la serie M tendrán que esperar a que aumente la capacidad de fabricación de TSMC, lo que podría no ocurrir hasta 2024.

Pero independientemente del calendario, este cambio en la fabricación supone un pequeño cambio en nuestras estimaciones de rendimiento. Los modelos A14, A15, A16, M1 y M2 se fabricaron en distintas versiones del proceso de 5 nm de TSMC. El salto a los 3 nm es bastante importante: aporta mucha más densidad y debería permitir velocidades de reloj más rápidas, menos consumo o quizá un poco de ambas cosas.

La mayor densidad significa que Apple tendrá espacio para más núcleos, más caché u otras características que hagan del M3 un salto mayor respecto al diseño del A16 que el que supuso el M2 respecto al A15.

Estimaciones de rendimiento de la CPU del M3

Empecemos echando un vistazo a la evolución del rendimiento de la CPU de un solo núcleo de los últimos chips de la serie A. En Geekbench 6.1, estamos ante una mejora de entre el 9 % y el 10%, año tras año.

Las mejoras en el rendimiento multinúcleo han sido mayores, de entre el 15 % al 20 % cada año, a pesar de que los tres chips tienen el mismo número de núcleos: dos de alto rendimiento y cuatro de alta eficiencia.

¿Cómo se traducirá esto en el rendimiento de M3? Empezamos con las puntuaciones del M2 y luego añadimos la misma diferencia de rendimiento que vimos entre el A15 (en el que se basa el M2) y el A16 (en el que podría basarse el M3). Y esto es lo que encontramos…

Una puntuación de un solo núcleo de unos 2.900 puntos situaría al M3 en la misma liga que las CPUs de 13ª generación (Raptor Lake) de Intel. Las CPU de sobremesa más rápidas de Intel y AMD rondan los 3.000 puntos o un poco menos, y los chips de mayor rendimiento para portátiles finos y ligeros se sitúan entre los 2.500 y los 2.600 puntos.

Intel y AMD han hecho grandes mejoras desde que el M1 conmocionó a la industria de los procesadores con su rendimiento y eficiencia, y Apple tendrá que dar un salto sorprendentemente grande en el rendimiento de un solo núcleo con el M3 para mantenerse a la cabeza.

Una puntuación Geekbench de más de 11.000 en el M3 supone que Apple ofrece el mismo rendimiento multinúcleo que con el A16, pero no un aumento del número de núcleos respecto al M2. Lo mismo ocurre con la puntuación del M3 Max, que supera los 16.000 puntos. Aunque son buenas puntuaciones, las mejores CPU de sobremesa de Intel y AMD rondan actualmente los 20.000 puntos.

La puntuación de 16.000 está en línea con la de los mejores chips Intel/AMD para portátiles de la actualidad, y 11.000 solo es competitiva si nos fijamos en competidores muy limitados en potencia.

Sin embargo, Mark Gurman, de Bloomberg, ha informado que una versión del M3 Pro en pruebas tiene ahora 12 núcleos: seis de alto rendimiento y seis de alta eficiencia. Cada M2 tiene cuatro puntuaciones de eficiencia, así que podría ser que Apple esté añadiendo un par de núcleos de eficiencia al menos al M3 Pro/Max y quizá a toda la línea M3. De ser así, es posible que el rendimiento multinúcleo aumente unos 1.000 puntos.

Para cuando los productos M3 lleguen al mercado, se espera que Intel y AMD dispongan de procesadores de nueva generación que elevarán aún más el listón del rendimiento y la eficiencia. En lo que respecta al rendimiento multinúcleo, la generación M3 tendría que introducir mejoras mayores de las esperadas para superar los avances de Intel y AMD.

Estimaciones de rendimiento de las GPU del M3 y el M3 Max

A la hora de predecir el rendimiento de la GPU, las cosas cambian un poco. Apple ha añadido núcleos de GPU al M2 y parece probable que haga lo mismo con la generación M3. El M2 aumentó la cantidad máxima de núcleos de GPU de ocho a 10, el M2 Pro de 16 a 19 y el M2 Max de 32 a 38 (el M2 Ultra son dos chips M2 Max unidos).

La filtración de Mark Gurman dice que el modelo base del M3 Pro tiene 18 núcleos de GPU, lo que supone un aumento de dos núcleos respecto al modelo base del M2 Pro. Por tanto, el M3 Pro totalmente equipado puede tener entre 20 y 24. De ahí podemos deducir que el M3 tendría entre 10 y 12, y el M3 Max entre 40 y 48 núcleos de GPU.

Este es el rendimiento de cálculo de la GPU en Geekbench 6 con los chips de la serie A de Apple.

¿Qué va a suponer esto para el rendimiento de la GPU? Nuestra estimación toma el salto de A15 a A16 y lo aplica a la serie M.

Para el rendimiento de cálculo de la GPU utilizando la API Metal, eso significa puntuaciones cercanas a 45.000 para el M3 y superiores a 155.000 para el M3 Max. Son cifras respetables, pero muy inferiores a las de las mejores tarjetas gráficas de PC, que obtienen entre 250.000 y 300.000 puntos en la versión OpenCL de esta prueba.

Las mejores tarjetas Radeon utilizadas en los Macs con procesador Intel superan los 200.000 puntos. Si Apple aumenta el número de núcleos, como es de esperar, se puede añadir un 10 % a estas puntuaciones.

Obviamente, ninguna de ellas cabe en un portátil. Exprimir al máximo el rendimiento de la GPU en un único sistema en chip con memoria compartida es ahora el juego de Apple, y eso implica un gran rendimiento térmico y energético. Las puntuaciones más rápidas van a estar dominadas por componentes de sobremesa que consumen mucha energía y pueden dedicar cientos de vatios cada uno a la CPU y la GPU, y eso es ahora dominio exclusivo de los PC con Windows y Linux.

Un cosa es la velocidad a la que una GPU puede ejecutar algoritmos de cálculo, pero lo que realmente entusiasma a la gente es el rendimiento de los gráficos 3D en los juegos de gama alta. El rendimiento gráfico mejoró mucho al pasar del A14 al A15 gracias a la incorporación de un quinto núcleo de GPU, pero el A16 consiguió exprimir más de un 12 % más de rendimiento manteniendo el mismo número de núcleos gracias, en gran medida, al uso de una memoria más rápida.

La serie M sigue añadiendo núcleos y se espera que vuelva a hacerlo. Nuestra estimación muestra un aumento respetable del rendimiento, pero, una vez más, no se acerca ni de lejos al de las tarjetas gráficas más potentes. Incluso si se añade un 10 % a nuestras estimaciones de núcleos adicionales.

La puntuación de 28.000 del M3 Max lo sitúa en el mismo nivel que una GeForce RTX 3070. Impresionante para un gran sistema en chip que puede ir en un portátil, pero superado ampliamente por las mejores GPU de sobremesa actuales.

Apple aún podría sorprendernos

Obviamente, nuestras hipótesis de rendimiento tienen en cuenta el salto del A15 al A16 y suponen el mismo salto del M2 al M3. Pero si todos los rumores son ciertos, el M3 pasará a usar un nuevo proceso de fabricación de 3 nm, lo que potencialmente puede permitir un gran aumento en el número de transistores. Lo más seguro es que el M3 sea para el M2 exactamente lo que el A16 fue para el A15, pero yo espero más.

Esto podría manifestarse de muchas maneras: más núcleos, más caché o incluso cambios fundamentales en el diseño para aumentar el rendimiento. Los rumores de un par de núcleos extra de eficiencia son razonables, pero habría espacio para uno o dos núcleos más de alto rendimiento. O puede que los núcleos de alto rendimiento no sigan en absoluto la arquitectura del A16. Quizá Apple haya tenido tiempo de incorporar el siguiente diseño, el que probablemente aparecerá en el A17.

La arquitectura de la GPU se está quedando un poco anticuada y no cambió realmente en la generación A16. ¿Quizá el M3 tenga un diseño de núcleo de GPU completamente nuevo? ¿Es demasiado esperar una aceleración del trazado de rayos?

Y, por supuesto, la IA y el aprendizaje automático son súper importantes para Apple. NO hay que descartar un Neural Engine mejorado.

Me quejé de que el A16 era básicamente un A15+, un chip con poco más que un aumento de la velocidad de reloj y una memoria más rápida. Se ha especulado con que el diseño original del A16 era más divergente que el del A15 y pretendía ser un chip de 3 nm.

Pero el proceso de TSMC no estaba listo a tiempo para fabricar decenas de millones de iPhones el pasado otoño, así que en su lugar tuvimos un A15 tuneado. Pero como es posible que el M3 llegue mucho más tarde, quizá utilice algunos de los cambios y mejoras de diseño previstos originalmente para el A16 que nunca llegaron a producirse.

Cuando salió a la venta el M1, toda la industria de las CPU retrocedió. Para cuando salga el M3, habrán pasado más de tres años, y tanto Intel como AMD habrán tenido tiempo de hacer ajustes, llevando el rendimiento y la eficiencia a nuevas cotas.

Si Apple quiere seguir impresionando con su rendimiento y eficiencia, el M3 va a tener que ofrecer algo más que el mismo salto de rendimiento que encontramos en el M2. Tendrá que ser algo más que la transición de A15 a A16 trasladada a los chips de portátiles y ordenadores de sobremesa.

El salto a un proceso de 3 nm brinda a Apple la oportunidad de hacer mucho más para separar el M3 de su predecesor de lo que hizo con el A16 de 5 nm, y para proteger su reputación, tiene que hacerlo.

Artículo original publicado en la versión en inglés de Macworld.com.