Apple、3nmプロセスを採用しM1ファミリーと比較して最大30%速くなったCPUと次世代GPUを搭載した「M3チップファミリー」を発表。

Apple M3 chip family features table Apple Silicon Mac
Apple M3チップファミリー
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 AppleがM1ファミリーと比較して最大30%速くなったCPUとDynamic Cachingやレイトレーシングアクセレーションを採用したGPUを搭載した3nmプロセスの「M3チップファミリー」を発表しています。詳細は以下から。

Apple M3

 Appleは現地時間2023年10月30日、スペシャルイベント「Scary fast. (速いもの見たさ。)」を開催し、その中で元Intel R&Dセンターのマネージャーで、現在はAppleのハードウェアテクノロジー担当SVPを務めるJohny Srouji(ジョニー・スルージ)さんが、新たに第3世代Apple Siliconチップとなる3つの「M3」、「M3 Pro」、「M3 Max」を発表しました。

Apple M3 M3 Pro M3 Max chips

M3ファミリーはiPhone 15 Proシリーズに搭載されているA17 Proチップと同じく、髪の毛の断面ほどの大きさに20万個のトランジスタを組み込める3ナノメートルテクノロジー(3nmプロセス)を採用しており、

Apple M3 3nm Process

M3ファミリーには、Apple SiliconのGPUとしては最大の飛躍となる次世代GPUが搭載され、この次世代GPUはDynamic Cachingとハードウェア(H/W)アクセラレーテッドレイトレーシングやメッシュシェーディングなど新しいレンダリング機能を初めて搭載しているそうです。

Dynamic Caching

GPU

 Sroujiさんによると、これまでのGPUは最も負荷が大きい1つのタスクを基に、ソフトウェアがコンパイル時にローカルGPUメモリの割当量を決定していたため、複雑なプログラムでは特にGPUを十分に活用出来ていませんでしたが、

Dynamic Caching 1

M3ファミリーのGPUに新たに搭載されるDynamic Cachingは、リアルタイムでハードウェアのローカルGPUメモリの使用量を、そのタスクに必要な量だけ割り当てて使われるようになるため、これによりGPUの平均使用率が劇的に向上し、負荷の高いプロ向けのアプリやゲームのパフォーマンスが大幅に向上することが期待できるそうです。

Dynamic Caching 2

 また、M3ファミリーの次世代GPUには、iPhone 15 Proシリーズにも搭載されているA17 Proと同じH/Wアクセラレーテッド・レイトレーシングやメッシュシェーディングが導入され、光の特性をモデル化しリアルで物理的に正確な3Dレンダリングやジオメトリ処理が向上し、ゲームや3Dグラフィックスアプリがより高速になるそうで、

ハードウェアアクセラレーテッドメッシュシェーディングとレイトレーシング

AppleのテストではM3チップファミリーのGPU性能はM1チップファミリーと比較して最大2.5倍の速さでMaxon Redshiftのレンダリングが可能で、M2チップファミリーと比較しても1.8倍の速さとなったそうです。

ハードウェアアクセラレーテッドメッシュシェーディングとレイトレーシング

CPU

 次に、M3チップファミリーに搭載される次世代CPUについては、ファミリー平均でM1ファミリーと比較して高性能コアが30%、高効率コアが50%高速になり、M2ファミリーと比較しても高性能コアが15%、高効率コアが30%高速になっており、

Apple M3 CPUの高性能コアと高効率コア

一方で、アーキテクチャの改良とパフォーマンスの改善を行いながらも1Wあたりのパフォーマンス(ワッパ)は向上しており、M3はM1の最大パフォーマンス時と同じパフォーマンスをM1の半分の消費電力で発揮することが可能で、GPUパフォーマンスもM1のピークパフォーマンスを約半分の消費電力で発揮することができるそうです。

M3 wattage performance

 これは、Intel Core i7-1360P 12コア@2.2GHz(TB:5.0GHz) CPUを搭載したMSIのPrestige 13 Evo A13M-050USと比較しても、同じCPUパフォーマンスに対する消費電力は4分の1で、GPUパフォーマンスに関しては5分の1の消費電力で同じパフォーマンスを発揮できると発表されています。

Apple M3 CPUのワットパフォーマンス

Neural Engine

 Apple M3チップファミリーのM3, M3 Pro, M3 Maxは他のApple Siliconと同じく16コアのNeural Engineを搭載しますが、M3ファミリーのNeural Engineはより高速&高効率化され、毎秒18兆回の演算処理が可能になっており、M1ファミリーと比較して60%、M2ファミリーと比較して15%高速にTopazのDeNoise AIやGigapixel AIなどで画像処理を行うことができるそうです。

Apple M3 Neural Engine

Media Engine

 Media Engineは、Apple M2チップと同じく、H.264やHEVC(H.265)、ProRes、ProRes RAW、ビデオエンコード/デコードメディアエンジン、ProResエンコード/デコードエンジンに加え、A17 Proチップと同じく動画圧縮コーデックAV1のデコードエンジンも搭載されたため、YouTubeやNetflixなど動画配信サービスでより高品質な動画再生が可能になります。

Apple M3 Media Engine

Apple M3ファミリーの比較

 Apple M3ファミリーは、現在M3 (無印), M3 Pro, M3 Maxの3種類が発表されており、Apple M3はM2より50億多い250億、M3 ProはGPUコア数が減ったためかM2 Proの400億より30億少ない370億、M3 MaxはM3 Maxより250億多い920億のトランジスタが採用されており、

Apple M3ファミリーのコア

メモリはM3がメモリ帯域幅100GB/sのユニファイドメモリで容量は8GB, 16GB, 24GBから選択可能、M3 Proはメモリ帯域幅がM2 Proより低速な150GB/sですが16GB, 36GBのユニファイドメモリから、M3 Maxがメモリ帯域幅300GB/sの32GB, 96GBまたは、メモリ帯域幅400GB/sの48GB, 64GB, 128GBのユニファイドメモリから選択可能です。

Apple
M3
Apple
M3 Pro
Apple
M3 Max
ロゴ Apple M3 Apple M3 Proチップのロゴ Apple M3 Maxチップのロゴ
CPU 8コア
高性能:4コア
高効率:4コア
11/12コア
高性能:5コア or 6コア
高効率:6コア
14/16コア
高性能:10コア or 12コア
高効率:4コア
GPU 10コア 14/18コア 30/40コア
メモリ 24(Max), 16GB, 8GB 32GB(Max), 16GB 128GB(Max), 96GB, 64GB, 48GB, 36GB
メモリ帯域 100GB/s 150GB/s 300GB/s
400GB/s
Neural Engine 16コア
トランジスタ数 250億 370億 920億
外部ディスプレイ 最大1枚 最大2枚 最大4枚
I/O Thunderbolt(3)/USB4 Thunderbolt 4

M1~M3チップのスペック

ベースとなるM3チップはMacBook Pro (14インチ)モデルとiMac (24インチ, 2023)で採用され、次世代の8コアCPUと10コアまたは8コアGPUを搭載し、最大メモリ容量は24GBでメモリ帯域幅は100GB/sとなっており、

Apple M3とM1, M2のベンチマーク

8コアCPUはM1と比較して35%、M2と比較して20%高速で、10コアGPUはM1と比較して65%、M2と比較して20%高速で、実際のアプリケーションを利用した画像処理では、M1チップと比較して60%、M2チップと比較しても40%高速にイメージフィルターを適用できるとコメントされています。

Apple M3 vs M1 vs M2 image filter and effects

Apple M3 Apple M2 Apple M1
ロゴ Apple M3 Apple M2チップ Apple M1
CPU 8コア
4つの高性能コア
4つの高効率コア
GPU 10コア
8コア
8コア
7コア
メモリ 24GB(Max)
8GB, 16GB
16GB(Max)
8GB
メモリ帯域 100GB/s 66GB/s
Neural Engine 16コア
演算数
(TOPS)
毎秒18兆回 毎秒15.8兆回 毎秒11兆回
トランジスタ数 250億 200億 160億
外部ディスプレイ 最大1枚
メディアエンジン H.264, HEVC
ProRes, ProRes RAW
ビデオデコードエンジン
ビデオエンコードエンジン
ProResエンコード/デコードエンジン
AV1デコード
H.264, HEVC
ProRes, ProRes RAW
ビデオデコードエンジン
ビデオエンコードエンジン
ProResエンコード/デコードエンジン
なし
I/O Thunderbolt/USB 4

M1~M3 Proチップのスペック

MacBook Pro (14/16インチ)に採用されるApple M3 Proチップは、M3をベースにCPUとGPUコアを強化し、最大12コアCPUと18コアGPUを搭載し、メモリ容量は最大32GBでメモリ帯域幅はM2 Proより狭い150GB/sとなっていますが、

Apple M3 Pro

CPUパフォーマンスはM1 Proより20%、GPUパフォーマンスはM1 Proより40%、M2 Proより10%高速で、実際のアプリケーションを利用したテストでは、M3 Proチップを搭載したMacBook Pro (16インチ)はM1 Proチップを搭載したMacBook Pro (16インチ)より40%、M2 Proチップより20%高速に画像処理を行うことが出来たそうです。

Apple M3 Pro

M3 Pro M2 Pro M1 Pro
ロゴ Apple M3 Proチップのロゴ Apple M2 Pro Apple M1 Proのロゴ
CPU 11/12コア
高性能:5/6コア
高効率:6コア
10/12コア
高性能:6/8コア
高効率:4コア
8/10コア
高性能:6/8コア
高効率:2コア
GPU 14/18コア 16/19コア 14/16コア
メモリ 36GB(Max), 18GB 32GB(Max), 16GB
メモリ帯域 150GB/s 200GB/s
Neural Engine 16コア
演算数
(TOPS)
毎秒18兆回 毎秒15.8兆回 毎秒11兆回
トランジスタ数 370億 400億 337億
外部ディスプレイ 最大2枚
I/O Thunderbolt 4

おまけ

ちなみに、Appleは5nmプロセスで製造していたM1, M2チップファミリーにおいて、M1/M2 Maxチップを元にM1/M2 Proチップのダイをデザインしていましたが、M3チップファミリーではM3 Proチップも独自にデザインされたようです。

M3 Proチップが独自デザインに

M1~M3 Maxチップのスペック

現在公開されているM3ファミリーの最高峰となるApple M3 Maxチップは、最大16コアCPUに加え40コアGPUを選択可能で、メモリ容量はデスクトップ向けのM1/M2 Ultraと同じ最大128GBを選択することが可能になりました。

Apple M3 Maxチップの128GBメモリ

これにより、M3 MaxのCPUパフォーマンスはM1 Maxより80%、M2 Maxより50%高速で、GPUパフォーマンスはM1 Maxより50%、M2 Maxより20%高速で、

Apple M3 MaxチップのCPU/GPUパフォーマンス

Cinema 4Dを利用したテストでは、M3 Maxチップを搭載したMacBook Pro (16インチ)はM1 Maxチップを搭載したMacBook Pro (16インチ)より2.5倍、M2 Maxチップより2倍高速にレンダリングを行うことができるとコメントされています。

Apple M3 Maxチップのベンチマーク

M3 Max M2 Max M1 Max
ロゴ Apple M3 Maxチップのロゴ Apple M2 Max Apple M1 Maxのロゴ
CPU 14/16コア
高性能:10/12コア
高効率:4コア
12コア
高性能:8コア
高効率:4コア
10コア
高性能:8コア
高効率:2コア
GPU 30/40コア 30/38コア 24/32コア
メモリ 128GB(Max), 96GB, 64GB, 48GB, 36GB 96GB(Max), 64GB, 32GB 64GB(Max), 32GB
メモリ帯域 300GB/s
400GB/s
400GB/s
Neural Engine 16コア
演算数
(TOPS)
毎秒18兆回 毎秒15.8兆回 毎秒11兆回
トランジスタ数 920億 670億 570億
外部ディスプレイ 最大4枚
I/O Thunderbolt 4

Apple Mx Pro/Maxの種類

M1 Pro

  1. Apple M1 Pro with 8-core CPU and 14-core GPU, 16-core Neural Engine
  2. Apple M1 Pro with 10-core CPU and 14-core GPU, 16-core Neural Engine
  3. Apple M1 Pro with 10-core CPU and 16-core GPU, 16-core Neural Engine

M1 Max

  1. Apple M1 Max with 10-core CPU and 24-core GPU, 16-core Neural Engine
  2. Apple M1 Max with 10-core CPU and 32-core GPU, 16-core Neural Engine

M2

  1. Apple M2 with 8-core CPU and 8-core GPU, 16-core Neural Engine, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング
  2. Apple M2 with 8-core CPU and 10-core GPU, 16-core Neural Engine, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング

M2 Pro

  1. Apple M2 Pro with 10-core CPU and 16-core GPU, 16-core Neural Engine
  2. Apple M2 Pro with 12-core CPU and 19-core GPU, 16-core Neural Engine

M2 Max

  1. Apple M2 Max with 12-core CPU and 30-core GPU, 16-core Neural Engine
  2. Apple M2 Max with 12-core CPU and 38-core GPU, 16-core Neural Engine

M3

  1. Apple M3 with 8-core CPU and 8-core GPU, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング, 16-core Neural Engine
  2. Apple M3 with 8-core CPU and 10-core GPU, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング, 16-core Neural Engine

M3 Pro

  1. Apple M3 Pro with 11-core CPU and 14-core GPU, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング, 16-core Neural Engine
  2. Apple M3 Pro with 12-core CPU and 18-core GPU, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング, 16-core Neural Engine

M3 Max

  1. Apple M3 Max with 14-core CPU and 30-core GPU, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング, 16-core Neural Engine
  2. Apple M3 Max with 16-core CPU and 40-core GPU, ハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシング, 16-core Neural Engine

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