- AppleはMac向けの新チップ M3、M3 Pro、M3 Max を同時に発表。3つのチップは、パーソナルコンピュータ向けチップとして初めて 3ナノメートルプロセス を採用し、速度と電力効率を高めた
- 新しいGPUアーキテクチャは Dynamic Caching により、作業ごとに必要なローカルメモリだけをリアルタイムに割り当て、Macで初めてハードウェアアクセラレーションによるレイトレーシングとメッシュシェーディングに対応する
- 性能向上幅はM1比でレンダリング最大 2.5倍、パフォーマンスコア30%、効率コア50%、Neural Engine 60%とされ、メディアエンジンには AV1デコード が追加された
- チップ別の最大ユニファイドメモリはM3が24GB、M3 Proが36GB、M3 Maxが 128GB まで拡張され、一般的なMacから高性能なプロ向けワークロードまで用途が分かれる
- 電力効率の改善は新しいMacBook ProとiMacのエネルギー効率に寄与し、新しいMacBook ProはAppleのテスト基準でMac史上最長となる 最大22時間 のバッテリー駆動時間を達成した
3ナノメートルプロセスベースのM3ファミリー
- Appleは M3、M3 Pro、M3 Max の3つのチップを発表し、Mac向けApple siliconの次世代を公開した
- 3つのチップは、パーソナルコンピュータ向けチップとして初めて 3ナノメートルプロセス技術 で作られており、より小さな領域により多くのトランジスタを搭載することで速度と効率を高めている
- 新チップは新しい MacBook Pro と iMac に採用される
- 主な変更点はGPU、CPU、メモリ、メディアエンジン全般に及ぶ
- 次世代GPUアーキテクチャ
- より高速なCPUのパフォーマンスコアと効率コア
- より高速なNeural Engine
- より大容量のユニファイドメモリ対応
- AV1デコードを含む新しいメディアエンジン
次世代GPUとDynamic Caching
- M3ファミリーのGPUは、Apple siliconのグラフィックスアーキテクチャにおける大きな変化として示されている
- Dynamic Caching は従来のGPUと異なり、ローカルメモリの使用量をハードウェアでリアルタイムに割り当てる
- 各処理に必要な正確なメモリ量だけを使用する
- 開発者に対して透過的に動作する
- GPUの平均利用率を高め、高性能なプロ向けアプリやゲームの性能向上に寄与する
- Macで初めて ハードウェアアクセラレーションによるレイトレーシング に対応する
- レイトレーシングは、シーン内の光の相互作用をモデル化し、物理的に正確な画像を作れるようにする
- ゲーム開発者は、より正確な影や反射を実装できる
- 新GPUはMacで初めて、ハードウェアアクセラレーションによる メッシュシェーディング にも対応する
- ジオメトリ処理能力と効率を高める
- ゲームやグラフィックス負荷の高いアプリで、より複雑なシーンを可能にする
- GPU性能はM1ファミリー比で大幅な向上をうたう
- レンダリング速度はM1ファミリー比で最大 2.5倍 高速
- M3 GPUはM1と同等の性能をほぼ半分の電力で提供する
- ピーク性能はM1比で最大 65% 高い
CPU、ユニファイドメモリ、AI・ビデオエンジン
- M3、M3 Pro、M3 Maxの次世代CPUは、パフォーマンスコアと効率コアの両方でアーキテクチャが改善されている
- パフォーマンスコアはM1ファミリー比で最大 30% 高速
- 効率コアはM1比で最大 50% 高速
- 同じマルチスレッド性能をM1の半分程度の電力で提供できる
- ピーク電力時には最大 35% 高い性能を提供する
- AppleはCPU性能向上の例として、Xcodeでの数百万行のコードのコンパイル・テスト、Logic Proでの数百のオーディオトラック・プラグイン・仮想楽器の使用を挙げた
- 各チップはApple siliconの特徴である ユニファイドメモリアーキテクチャ を採用する
- 単一のメモリプールを通じて、チップ内の複数の技術が同じデータにアクセスする
- 複数のメモリプール間でデータをコピーする必要を減らす
- 高帯域幅、低レイテンシ、電力効率を提供する
- ユニファイドメモリ対応は最大 128GB まで拡張される
- Appleは、AI開発者が数十億パラメータ規模のより大きなTransformerモデルを扱う作業を例に挙げた
- 強化された Neural Engine はM1ファミリー比で最大60%高速
- AI/MLワークフローをより高速に処理しながら、データをデバイス上に保持してプライバシーを保護する
- Topazのノイズ除去や超解像などのAI画像処理ツールがより高速になる
- Adobe Premiereのシーン編集検出とFinal Cut ProのSmart Conformも性能向上の恩恵を受ける
- 3つのチップのメディアエンジンは、H.264、HEVC、ProRes、ProRes RAWに対するハードウェアアクセラレーションを提供する
- 初めて AV1デコード に対応し、ストリーミングサービス再生時の電力効率を高め、バッテリー駆動時間を延ばせる
チップ別の構成と対象ワークロード
- M3 は一般向けシステムのためのチップ
- トランジスタ数は 250億個 で、M2より50億個多い
- 10コアGPUはM1比でグラフィックス性能が最大 65% 高速
- 8コアCPUはパフォーマンスコア4個と効率コア4個で構成される
- CPU性能はM1比で最大 35% 高速
- ユニファイドメモリは最大 24GB をサポートする
- AppleはMystのようなグラフィックス負荷の高いゲームにおけるリアルな照明、影、反射を例に挙げた
- M3 Pro は、より高い性能を必要とするユーザーを対象とする
- トランジスタ数は 370億個
- 18コアGPUはM1 Pro比で最大 40% 高速
- ユニファイドメモリは最大 36GB をサポートする
- 12コアCPUはパフォーマンスコア6個と効率コア6個で構成される
- シングルスレッド性能はM1 Pro比で最大 30% 高速
- AppleはAdobe Photoshopで大きなパノラマ写真をつなぎ合わせて操作する作業を例に挙げた
- M3 Max は最も要求の厳しいプロ向けワークロードのためのチップ
- トランジスタ数は 920億個
- 40コアGPUはM1 Max比で最大 50% 高速
- ユニファイドメモリは最大 128GB をサポートする
- 16コアCPUはパフォーマンスコア12個と効率コア4個で構成される
- CPU性能はM1 Max比で最大 80% 高速
- 2つのProResエンジンを含み、DaVinci Resolve、Adobe Premiere Pro、Final Cut Proで高解像度ビデオのポストプロダクションを高速かつ柔軟に処理できるよう設計されている
電力効率とバッテリー、環境計画
- M3、M3 Pro、M3 Maxの電力効率は、新しいMacBook ProとiMacがAppleのエネルギー効率基準を満たすことに寄与する
- 新しいMacBook ProはMac史上最長のバッテリー駆動時間である 最大22時間 を達成する
- Appleのテストは2023年9月と10月に、試作段階の16インチMacBook Proシステムで実施された
- テストシステムはApple M3 Pro、12コアCPU、18コアGPU、36GB RAM、512GB SSD構成だった
- ワイヤレスWebテストでは、ディスプレイ輝度を下限から8クリックに設定し、人気の25サイトをワイヤレスで閲覧した
- Apple TVアプリの映画再生テストでは、同じ輝度条件でHD 1080pコンテンツを再生した
- バッテリー駆動時間は使用方法と構成によって異なる
- Appleは現在、全世界の企業運営でカーボンニュートラルを達成していると述べている
- 2030年までに、製造サプライチェーン全体とすべての製品ライフサイクルを含む全事業で ネットゼロの気候影響 を達成する計画
- この計画によれば、すべてのMacのすべてのチップは、設計から製造までカーボンニュートラルになる
1件のコメント
Hacker News の意見
SKU 構成がだんだん複雑になっているのを見て、いくつか目につく点がある。メモリ帯域幅が減っていて、M2 Pro は 200GB/s だったが、M3 Pro は 150GB/s しかなく、M3 Max も上位選別チップでのみ 400GB/s となっている
低仕様の M3 14インチは Thunderbolt ポートが 1つ少ないだけでなく、M1/M2 のように公式には Thunderbolt 4 もサポートしていない。M3 Pro では 8TB SSD オプションもなくなったが、その仕様への需要が少なかったためである可能性が高い。また M3 Pro は Max より効率コアが多い（6 対 4）ので、上位仕様からこういうものを削るやり方は Intel ならあまりしなかったのではないかと思えて興味深い
Intel にいた頃は、シリコン面積、発熱、マージン資源の間には常に興味深いトレードオフがあったが、当時の Intel には統計を集める方法がなかったので、ほとんどは「それでもこうすべきだと思う」というレベルで、データは多くなかった
M2 Pro は性能コア 8つ + 効率コア 4つで、M3 Pro は性能コア 6つ + 効率コア 6つ。あまり良い交換とは言えず、M3 Pro をアップグレードと見なせるのかよく分からない
それ以外のあらゆる面では、そのポートは Thunderbolt 4 ポートと同じように動作すると予想している
モバイル H/HX も似たようなもので、性能コアが効率コアより多い SKU は少数で、P/U にはまったくない。むしろ Intel が非対称 SMT を出し始めた時に驚いた点の一つは、モバイルと Apple が概ね 1:1 か性能コア寄りだった一方で、Intel は効率コアに大きく賭けたように見えたことだ
Intel Mac と比較していた部分は少し混乱した。まだ Intel 16インチ MacBook を使っているが、本当に見たかったのは M3 が M2 と比べてどうなのかであって、Intel や M1 との比較ではなかった。Apple 自身のベンチマークで M3 が Intel Core i7-9750H をほぼすべてで上回るのは驚くことではない
本当に知りたいのは直前世代との比較で、おそらく来週には答えが出るだろう。仕事用ノートは 14インチ MacBook Pro で、開発フローの一部として Kubernetes 上で大量のコンテナを動かしているにもかかわらず、バッテリー持ちは印象的だ。Apple が Intel と M1 を比較したのは、既存の MacBook ユーザーに最新世代 CPU へのアップグレードを促す意図だったのだと思う
長く使える高級製品だと宣伝している会社にとっては、扱いにくい問題だ
Apple が自社チップを作っているとはいえ、毎年革命的な性能向上を出せるわけではないので、今後も二世代間ではこの程度の差が長く続くだろう。Apple は人々が Mac を何年も使うことを前提にしているため、アップグレードを説得するには古い世代と比べるのが妥当だ
ノートPCにまともな入出力が不足していて、かなり失望している。GPU がどれほど進化したかを長々と語る一方で、1,600ドルのノートPCが外部ディスプレイ 1台しか駆動できず、2,000ドルのものでも 2台だけというのは残念だ
そのうえデスクトップは一体型にだけ M2 を提供するような形で弱体化しているので、今店に行って別のデスクトップを買うなら、古い技術に大きなプレミアムを払うことになる。FaceID とより良いディスプレイ対応を期待していたが、何かをアップグレードする説得力のある理由はなかった。もともと Windows を好んでいたなら今も Windows を好むだろうし、すでに M プロセッサを持っているならアップグレードする大きな理由はない。Studio や mini を考えているなら、プロセッサが更新されるまで待った方がいい
USB-C は 6K モニター 1台または 4K モニター 2台を駆動でき、M2 Pro 以降の HDMI ポートは 8K を 1台駆動できる
M2 ProとM3 Proで興味深いのは、構成がほとんど性能コア中心だったものから離れてきている点です。M1 Proは性能＋効率コアが6+2または8+2、M2 Proは6+4または8+4で、新しいM3 Proは5+6または6+6です
Appleは世代ごとに性能コアの比率を下げてきました。M1 Proは75〜80%、M2 Proは60〜67%、M3 Proは45〜50%です。Geekbenchの結果にも表れており、10コアM2 Pro（6+4）は12,100点、10コアM1 Pro（8+2）は12,202点です。12コアM2 Pro（8+4）は14,221点で、コア数が20%増えたのに対し16.5%の増加です
奇妙な結果に感じられる面があります。M2の性能コアを2個追加しても10コアM2 Pro比で比較的小さな向上しか出ない一方、M1 Proに効率コアを2個足した場合も、8+2のM1 Pro比で同じ16.5%の向上をもたらしています。推測ですが、ベンチマーク実行中に熱制限がかかっている可能性があります。追加の性能コアが100%負荷時に本来の性能コアらしく動作できないなら影響は小さく見えますし、逆に効率コアが高い発熱負荷の中で性能コアに近い性能を出すなら、ベンチマーク上ではほぼ同等に見える可能性があります
実際の使用シナリオがベンチマークと意味のある違いを持つのかも気になります。たとえばコア固定は温まったキャッシュに有用な場合があり、実際の状況ではOSがあるプロセスを性能コア1に固定し、別のプロセスを性能コア2に固定したところ、両方で使用率のスパイクが起きるかもしれません。この場合は全体の発熱負荷が高くないため、性能コアは最高性能を維持でき、どちらも性能コアと温まったキャッシュの利点を得られます
もしかするとチップの性能そのものより、ビジネス上の判断かもしれません。M1/M2 Maxの大きなセールスポイントはグラフィックスで、追加RAMもそうだったかもしれません。ProでもMaxでも同じCPUを得られましたが、今やM3 Proは5+6または6+6 CPUで、M3 Maxは10+4です。性能コアが67〜100%多いという点は、グラフィックスにそれほど関心のない人にとってもM3 Maxのセールスポイントになります
体感では、技術分野の人が自分のApple Silicon搭載機について話すと、ほぼ必ずProチップです。そのユーザー層のうち、すべてのコアを頻繁にフルロードで使う人は少数でしょうが、多くは間違いなく優れたバッテリー駆動時間を享受しているはずです
Appleはここ数世代で効率コアをはるかに高速化しました。サイズは非常に小さいのに性能はほぼ50%まで出て、消費電力はおよそ10分の1です。収穫逓減万歳です
作業が1〜4コアまでしかスケールしないなら、そのコアは高速である必要がありますが、一般的にそれ以上にスケールするなら、非常に多くのコアにまでスケールする可能性が高いです。この観点では、6〜8個の性能コアは軽いスレッド作業をいくつか同時に走らせるには十分で、普通はそれ以上はあまり走らせません
その後は、性能コア＋キャッシュ1つ分の面積に効率コア＋キャッシュを4〜6個入れられるので、消費電力は半分だけ使いながら、スケーラビリティの高い作業でははるかに多くの性能を得られます。AMDもZen 4cと5cチップレットで同じ方向に進んでおり、性能チップレット1つと複数の効率チップレットを持つようになるでしょう。面積と電力の利点が大きすぎて無視しにくいのです
36GBオプションがなぜあるのか気になります。他のメモリ構成（16GB、64GB）は依然としてきれいな2の累乗です。容量だけ見ると、ECC対応可能なメモリを使いつつ、ECCサポート用の追加幅をデータに使っているように見えますが、なぜ1つの容量だけに適用されるのか分かりません。部品調達の都合でしょうか
少し掘ってみると、古い見方で予想していた2^32ワードの72ビット幅バスが1本以上という形ではなく、おそらくバスあたり6GiBの32ビット幅バスが6本のようです。こうした1.5 * 2^N深さのメモリはIC積層の利用とともにかなり一般的になっており、単一パッケージに2の累乗サイズのICを12個積む方式です。同じICを8段または16段に積んで2の累乗を作る、より「楽な」方式とは異なります
M2とM3は最大24GB、M3 Proは18GBと36GB、M3 Maxは36GB、48GB、64GB、96GB、128GB構成があります
これらのモデルは、メモリ帯域幅の制約を大きく受けるLLM推論にはあまり有用ではなさそうです。MacBook Proのページを見ると、M3は100GB/s、150GB/s、300GB/sで、M2は200GB/sと400GB/sでした
M3でも高いGPU構成にすると400GB/sが可能ですが、全体的に下がっている点が興味深いです
新しいチップが出るたびに、なぜラインアップ全体を更新しないのか理解できない。特に今回は MacBook Pro と iMac で、実質的にチップだけを替えているように見えるのでなおさら。
それとは別に、機械学習の性能面で、ユニファイドメモリが VRAM と比べてどうなのか知っている人がいるのか気になる。80GB の H100 が約3万ドルすることを考えると、128GB のユニファイドメモリを搭載したフルオプションの MacBook Pro が5千ドルというのは興味深い。現実的には、ほとんどのプロシューマーが妥当な予算では 24GB の Nvidia カードに縛られることを考えると、大きなモデル向けに少しでも比較可能、あるいは魅力的なのか気になる。
第二に、製造能力の問題もある。今年前半は 3nm の iPhone プロセッサを作りながら MBP プロセッサを研究していた可能性が高く、複数のチップの生産を同時に立ち上げるのは難しいはず。
第三に、需要面もある。両親が今年新しいノートPCと新しい携帯電話を買うなら、6か月間隔で買うほうが可能性は高そう。同じように、今四半期には a,b,c 製品を発表し、次の四半期には d,e,f を発表するというリズムを保てば、Apple が良いニュースで継続的に話題に残る助けになる。
機械学習については、実機を触れるようになったら結果がすぐ出てくることを期待している。
Apple の MacBook 販売台数や、Air が Pro より多く売れているのかは知らないが、これだけ一貫してやっているのを見ると、この方式で確実に利益を出しているのだろう。
TSMC が 3nm 能力を持つファブをいくつ持っているのか忘れたが、多くはないはず。Apple が TSMC の全生産能力を確保したという話もあるが[0]、それでも十分ではなさそう。
[0]: Apple is saving “billions” on chips thanks to unique deal with TSMC | https://news.ycombinator.com/item?id=37040722
「最大128GBメモリ対応により、数十億パラメータのより大きな Transformer モデルを扱う AI 開発者のように、これまでノートPCでは不可能だったワークフローが可能になる」といった形で発表ではかなり唐突に強調していたが、実際の AI 開発がどう動くのかは見せていなかった。
Apple が PyTorch の Apple Silicon 対応により力を入れてきたのは知っているが、もう十分なレベルまで来たのか気になる。
M3 Max は競争相手になり得るかもしれないが、Metal はまだ CUDA にはほど遠いのではないかと思う。ノートPC向け M3 Max は Nvidia 3070 と競合できそうに見える。ただし Nvidia はデスクトップでは発熱と消費電力の大きい怪物で、Apple M チップは非常に効率的なので、公平な比較ではない。デスクトップ M3 チップがどう出てくるかを見なければならない。
今回のイベントが iPhone 15 Pro で撮影されたという点はかなり印象的[1]。もちろん一般ユーザーが使う環境とは違い、プロ用の照明やさまざまな機材が使われていた。
Log 撮影が可能になったので、次の iPhone 発表は公開されるその iPhone で撮影されることもあり得そう。
[1] Source: https://www.youtube.com/live/ctkW3V0Mh-k?t=30m02s