Los Apple M3 son decepcionantes en rendimiento de CPU y creemos saber la razón: Apple escatima en transistores

A pesar de utilizar una fotolitografía que mejora de forma notable la densidad, los chips de Apple parecen no querer aprovechar esa ventaja

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31 Octubre 2023 Actualizado 31 Octubre 2023, 16:10

Javier Pastor

El evento de presentación de los nuevos Apple M3, MacBook Pro e iMac nos ha permitido conocer la renovada apuesta de la compañía en este segmento. Se ha confirmado el salto a una fotolitografía de 3 nm, pero lo curioso es que esa característica ha resultado ser una decepción. Veamos por qué.

Comparaciones injustas. Apple destacaba cómo las principales mejoras de los SoC Apple M3 llegan en su GPU, que son "hasta 2,5 más rápidas que las de la familia de chips M1". Los núcleos de rendimiento y eficiencia de la CPU son un 30% y un 50% más rápidos que los de los M1 respectivamente. Todo muy bien, pero es que los M1 (el modelo base) son chips de hace tres años.

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No mucho más rápidos que los M2. Según los propios datos publicados por Apple, los M3 no son significativamente más potentes que los M2 a los que reemplazan. A pesar del salto a la litografía de 3 nm, los núcleos de eficiencia de su CPU son un 30% más rápidos pero los de rendimiento son un 15% más rápidos que los de los chips M2. Esperábamos más.

TSMC ya avisaba. En 2020 TSMC ya indicaba cómo sus procesos de producción de chips con fotolitografías de 5 nm y de 3 nm estaban en marcha, y las ganancias iban a ser notables: la densidad mejoraba con cada salto, y si con el nodo de 7 nm podían "meter" 91,20 millones de transistores por milímetro cuadrado, con 5 nm la cifra subiría a 171,3 millones, y con 3 nm el número llegaría a los 291,21 millones de transistores. Aún así, las mejoras en eficiencia y rendimiento serían más modestas: al comparar los 3nm con los 5 nm, explicaban, lograrían entre un 10 y un 15% de mejora de rendimiento con el mismo consumo energético, o bien una reducción del consumo de entre el 25 y el 30% con la misma potencia.

¿Dónde están mis transistores? Hay no obstante un dato que Apple ha publicado y que puede explicar estas modestas mejoras en el rendimiento de su CPU: el número de transistores no ha variado tanto como uno hubiera esperado. El paso de una fotolitografía de 5 nm a una de 3 nm, como hemos visto, permite que la densidad se multiplique por 1,7, pero en Apple aparentemente no han querido aprovechar al máximo esa opción, y al menos en sus M3 y M3 Pro el número de transistores es sospechosamente parecido al de los M1/M2 y M1 Pro/M2Pro.

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El número de transistores en los Apple M3 es casi el mismo en los modelos de base y Pro que el que Apple había logrado ofrecer en sus M1 y M2. Solo en el modelo Max se aprecia una diferencia realmente notable. Fuente: elaboración propia a partir de datos de Apple.

Algo raro pasa con el M3 Pro. Ese extraño fenómeno se hace especialmente patente con los nuevos M3 Pro, unos SoC que sorprendentemente tienen menos transistores que los M2 Pro: aquellos tenían 40 millones de transistores, y los nuevos M3 Pro tienen 37 millones. ¿Cómo es posible?

El M3 y el M3 Max cumplen, el M3 Pro no. Teniendo en cuenta que la densidad se multiplica por 1,7, uno esperaría muchos más chips tanto en los M3 como en los M3 Pro. Tomando con referencia los M1 (también fabricados en 5 nm), de los 16 millones de transistores deberíamos haber pasado a 27,2, así que los 25 millones reales son una cifra bastante coherente. El M1 Max de 57 millones debería haber dado un salto a los 96,9 millones, así que de nuevo los 92 millones del M3 Max son razonables. En cambio el M1 Pro tenía 33,7 millones, así que el M3 Pro debería tener cerca de 57,3 millones. En realidad tiene 37, una cifra alarmantemente baja.

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Esperando al M3 Ultra. Si esa progresión y ese factor multiplicador de la densidad se mantiene, podemos estimar la cifra de transistores de los M3 Ultra. Si el M1 Ultra tenía 114 millones de transistores, es de esperar que el M3 Ultra acabe contando con algo menos de 193,8 millones. Que todos estos chips estén algo por debajo, sobre todo en el caso del M3 Pro, puede tener una explicación.

Chips más pequeños (y baratos para Apple). La firma de Cupertino podría haber conseguido con esa decisión maximizar el margen de beneficio de estos chips, que no integran tantos transistores por la sencilla razón de que son más pequeños. Si son más pequeños la cuenta es fácil: de cada oblea se sacarían más chips, así que los beneficios crecen para Apple, que aquí estaría "capando" artificialmente la superficie de cada chip. A menos transistores, menor será la ganancia en prestaciones en todos los ámbitos.

O se reservan, o los 3 nm están verdes. Aquí las razones que podrían explicar esa decisión son variadas, pero nosotros destacaríamos dos. La primera, que Apple simplemente se esté reservando: si lanzan unos M3 algo más modestos, tendrán margen de mejora para apretarle las tuercas a estos chips con el futuro lanzamiento de los M4. La segunda, que quizás el actual nodo de fabricación de TSMC utilizado en estos chips simplemente esté dando sus primeros pasos y los "yields" —la producción efectiva— no sean tan altos como en procesos más maduros, algo habitual en la fabricación de semiconductores. Sea como fuere, a falta de pruebas de rendimiento independientes algo parece claro: los M3 no parecen tan brutales como habíamos previsto.

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