Apple M4

Apple M4 è una serie di system on a chip (SoC) basati sull'architettura ARM, creata da Apple Inc., fa parte della serie Apple Silicon. Include una central processing unit (CPU), una graphics processing unit (GPU), un Neural Process Unit (NPU - Acceleratore di Intelligenza Artificiale), e un digital signal processor (DSP). Il chip M4 è stato introdotto in Maggio 2024 per iPad Pro di settima generazione, ed è la quarta generazione di M series Apple silicon architecture, successore di Apple M3.

Progettazione

La serie M4 è costruita sul processo a 3 nanometri di seconda generazione di TSMC e contiene 28 miliardi di transistor.

È il primo SoC di Apple a utilizzare l'architettura CPU ARMv9, più precisamente ARMv9.2a. Supporta lo Scalable Matrix Extension (SME) ma non lo Scalable Vector Extension (SVE). Il compilatore LLVM identifica ufficialmente l’M4 come compatibile con ARMv8.7a.

CPU

L’M4 base presenta una CPU a 10 core, composta da quattro core ad alte prestazioni e sei core ad alta efficienza (con un core ad alte prestazioni disabilitato nei modelli con binning).

L’M4 Pro arriva fino a una CPU a 14 core, con 10 core ad alte prestazioni e 4 core ad alta efficienza. L’M4 Max raggiunge invece i 16 core, con 2 core ad alte prestazioni in più rispetto all’M4 Pro.

GPU

L’M4 include una GPU a 10 core, con accelerazione hardware per il ray tracing, caching dinamico e mesh shading introdotti con l’M3. L’M4 Pro dispone di una GPU fino a 20 core, mentre l’M4 Max arriva fino a 40 core. Apple dichiara che il motore di ray tracing della famiglia M4 è due volte più veloce rispetto a quello dell’M3.

NPU

Il Neural Engine dell’M4 è stato notevolmente migliorato rispetto al suo predecessore, con una capacità dichiarata di eseguire fino a 38 trilioni di operazioni al secondo, più del doppio rispetto alle prestazioni dichiarate dell’M3. L’NPU dell’M4 è oltre 60 volte più veloce dell’A11 Bionic e circa 3 volte più veloce rispetto all’M1.

Memoria

L’M4 è dotato di memoria unificata LPDDR5X, con una larghezza di banda di 120GB/sec. Il SoC è disponibile nelle configurazioni da 8GB, 16GB, 24GB e 32GB, con la versione da 8GB esclusiva per l’iPad.

L’M4 Pro è disponibile con un massimo di 64GB di memoria unificata (Mac Mini) e una larghezza di banda di 273GB/sec. L’M4 Max supporta fino a 128GB di memoria unificata, con una larghezza di banda di oltre mezzo terabyte al secondo (546GB/sec).

Prestazioni

Apple dichiara un incremento fino al 50% nelle prestazioni della CPU e un miglioramento di 4 volte delle prestazioni della GPU dell’M4 rispetto all’M2. L’M4 si posiziona tra i SoC consumer con il punteggio più alto nei benchmark single-core secondo fonti come la suite di benchmarking Geekbench e i benchmark CPU di Passmark Software.

Nel confronto single-core, le prestazioni dell’M4 competono con il Ryzen 7 9700X di AMD e il Core i9-14900K di Intel.

Nel confronto in multithreading, l’M4 offre prestazioni simili all’M3 Pro e compete con processori Intel e AMD come la serie Intel Core Ultra e Ryzen.

Funzionalità aggiuntive

L'M4 è il primo SoC per iPad a supportare la decodifica hardware accelerata di AV1, oltre alla mesh shading e al ray tracing hardware-accelerati introdotti nei MacBook con l’M3. È stato inoltre implementato un nuovo controller di visualizzazione per supportare il display Tandem OLED dell’iPad Pro (7ª generazione).