M6 und M5 Ultra: Apples erster 2-nm-Chip und das neue Flaggschiff

Der M6 ist noch vor dem kolportierten A20 Pro der erste Apple-Silicon-Chip aus der neuesten 2-nm-Fertigung. Er feiert seine Premiere im aktualisierten Mac mini. Im gleichen Zug hat Apple heute den M5 Ultra vorgestellt, das neue M5-Flaggschiff für den Mac Studio, das sich mit maximal 512 GB Unified Memory konfigurieren lässt.

Erster Apple-Chip aus 2-nm-Fertigung

Apple gibt an, für den M6 jeden Compute-Block überarbeitet und verbessert zu haben. Die neue 2-nm-Fertigung ermögliche eine höhere Transistordichte bei gleichzeitig kleinerem Die. Der M6 soll signifikante Fortschritte bei Leistung und Effizienz machen.

CPU mit zwölf statt zehn Kernen

Den Anfang macht eine neu entwickelte CPU, die sich neuerdings aus 12 Kernen und damit zwei mehr als beim M5 zusammensetzt. Waren es beim M5 noch vier „Super Cores“ und sechs Efficiency Cores, setzt der M6 auf nur noch zwei „Super Cores“, dafür aber vier neue Performance Cores und erneut sechs Efficiency Cores. Eine „gebinnte“ Variante des M6 gibt es zumindest im Mac mini nicht. Die könnte theoretisch später noch im MacBook Air folgen.

Weltweit höchste Single-Thread-Leistung

Das Ergebnis sei die „world’s fastest single-threaded performance“, begleitet von einer 20 Prozent höheren Multi-Thread-Leistung im Vergleich zum M5. Vom M1 zum M6 gibt Apple eine Multi-Thread-Leistungssteigerung von 140 Prozent an.

Die neuen Performance Cores sind dabei sozusagen das Arbeitstier im neuen CPU-Komplex. Die Super Cores sollen durch Single-Thread-Workloads rennen (und dann wieder stillgelegt werden), die Performance Cores hingegen weniger verbrauchen und die Super Cores bei anspruchsvollen Multi-Thread-Lasten unterstützen. Die Efficiency Cores seien hingegen für alltägliche Hintergrundaufgaben auf dem Mac zuständig.

GPU mit mehr Kernen und Leistung

Apples neue GPU wechselt ebenfalls zu mehr Kernen, auch hier sind neuerdings maximal zwölf statt zehn Kerne zugegen. Jeden GPU-Kern ergänzt Apple um einen Neural-Beschleuniger. Die Spitzenleistung liege bei AI-Workloads 30 Prozent oberhalb des M5 und beim Achtfachen des ersten M1. Der M6 bietet aber auch 20 Prozent mehr Kerne als der Vorgänger. Die neue GPU soll KI-Prompts lokal ausgeführter LLMs deutlich schneller verarbeiten.

Neue Shader-Core-Architektur

Die Grafikeinheit des M6 führt laut Apple außerdem eine neue Shader-Core-Architektur ein und unterstützt abermals Dynamic Caching und Hardware-Raytracing. Die neue Architektur liefere eine 50 Prozent höhere Geometrierate als im M5, sie kann demnach 50 Prozent mehr geometrische Grundelemente – meist Dreiecke – pro Sekunde verarbeiten, transformieren und an die Raster-Einheiten weiterleiten.

Dual-Neural-Engine mit 32 Kernen

Premiere feiert im M6 eine Dual-Neural-Engine mit jeweils 16 Kernen, also insgesamt 32 Kernen. Das verdeutlicht die Neuausrichtung von Apple Silicon hin zu den Anforderungen heutiger künstlicher Intelligenz. In der Spitze soll damit die doppelte Leistung für lokal ausgeführte KI geboten werden. Das zeigt aber auch, dass die Neural Engine selbst nicht schneller geworden ist, da sie mit doppelt so viel Kernen „lediglich“ die doppelte Leistung der Engine mit 16 Kernen aus dem M5 erreicht. System-Frameworks können auf beide Engines parallel zugreifen, erklärt Apple.

Unified Memory bleibt bei 32 GB LPDDR5X

Unverändert bleibt für den M6 der maximal angebotene Unified Memory: Es sind weiterhin 32 GB – mit kleineren Abstufungen. Apple erwähnt nicht den Speicherstandard, also ob LPDDR5X oder bereits LPDDR6 zum Einsatz kommt, aber die Steigerung der Speicherbandbreite um lediglich 10 Prozent auf jetzt 170 GB/s statt vorher 153,6 GB/s spricht nur für schnelleren LPDDR5X.

M5 Ultra verbindet vier Dies miteinander

Ganz am anderen Ende des Leistungsspektrums steht der neue M5 Ultra als Flaggschiff der bislang aus M5, M5 Pro und M5 Max bestehende M5-Familie. Den M5 Ultra reicht Apple für den aktualisierten Mac Studio nach, der bislang mit M4 Max oder älterem M3 Ultra zur Auswahl stand.

4,4 TB/s Inter-Die-Bandbreite

Das „Ultimate Powerhouse“ sei der M5 Ultra laut Apple. Wie erwartet handelt es sich um einen doppelten M5 Max, der mittels UltraFusion mit einer Inter-Die-Bandbreite von 4,4 TB/s durch die sechsfache Anzahl von Kontakten realisiert wird. Doch spricht Apple in der Ankündigung des M5 Ultra von zwei „dual-die M5 Max chips“, die für den M5 Ultra zusammengeführt werden. Gemeint sein dürfte die Fusion-Architektur für die beim M5 Max getrennten CPU- und GPU-Dies, die beim M5 Ultra somit zweifach vorkommen.

CPU wächst auf 36 Kerne

Unterm Strich ergibt sich daraus eine CPU mit maximal 36 statt 18 Kernen (M5 Max), die sich in 12 Super Cores und 24 Performance Cores unterteilen – Efficiency Cores gibt es hier nicht. Apple bietet auch wieder eine „gebinnte“ Variante mit nur 30 CPU-Kernen an. Im Vergleich zum M3 Ultra falle die Single-Thread-Leistung 25 Prozent, die Multi-Thread-Leistung 30 Prozent höher aus.

80-Kern-GPU mit Neural-Beschleunigern

Größer fällt mit der Zusammenlegung von zwei M5 Max auch die GPU aus, die nun über maximal 80 Kerne verfügt – gebinnt bleiben davon 64 Kerne übrig. Auch im M5 Ultra wird jeder dieser Kerne um einen Neural-Beschleuniger ergänzt, sodass die GPU-Compute-Leistung für AI-Workloads um den Faktor 4,5 gegenüber dem M3 Ultra und um das 6-fache zum M1 Ultra steigt.

Rein auf die Grafikleistung bezogen gibt Apple einen Sprung von 40 Prozent zum M3 Ultra an. Dabei unterstützt die GPU des M5 Ultra Dynamic Caching der zweiten Generation, Hardware-beschleunigtes Mesh Shading und ist mit Hardware-Raytracing der dritten Generation bestückt. Die M6-GPU dürfte aber eine Generation neuer sein.

Media Engine mit vier Pro-Res-Engines

Speziell für den M5 Ultra hebt Apple auch die Fähigkeiten der Media Engine hervor. Diese ermöglicht in Hardware umgesetzt die Codecs H.264 und HEVC und stellt vier zusätzliche ProRes-Encode- und Decode-Engines zur Verfügung. Für den AV1-Codec ist lediglich ein Hardware-Decoder, aber kein Hardware-Encoder an Bord.

M5 Ultra verdoppelt Neural Engine des M5 Max

Der M5 Ultra bietet zudem eine Neural Engine mit 32 Kernen, um darüber komplexe AI-Workloads mit hoher Effizienz lokal abwickeln zu können. Das entspricht somit einer Verdoppelung gegenüber dem M5 Max, was auf dessen Zusammenlegung von zweimal 16 Neural-Engine-Kernen zurückzuführen ist. Den Neuaufbau mit doppelter Neural Engine wie beim M6 bietet der M5 Ultra aufgrund der insgesamt älteren Architektur noch nicht.

512 GB Unified Memory folgen Ende Oktober

Dafür bietet der M5 Ultra mehr Unified Memory als derzeit jeder andere Apple-Silicon-Prozessor. Angeboten wird der Mac Studio zunächst einmal mit 96 GB im Basismodell, das Upgrade auf 256 GB kostet bereits 4.400 Euro, und Ende Oktober soll das Flaggschiff mit 512 GB nachgereicht werden – Preis unbekannt. Apple gibt dessen Speicher­band­breite mit bis zu 1,2 TB/s an, das sind 50 Prozent mehr als beim M3 Ultra. Anwender sollen damit sehr große Datensätze im Speicher halten, die Tokens pro Sekunde steigern und „gigantische“ LLMs mit „Hunderten Milliarden Parametern“ lokal ausführen können.