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Apple M4, le cose da sapere sul nuovo chip dell’iPad Pro


A meno di 6 mesi dalla presentazione dei chip M3 su Mac, Apple ha già introdotto il primo SoC della serie M4 con la presentazione dei nuovi iPad Pro. È una scelta inattesa per vari motivi: intanto il periodo brevissimo trascorso dalla disponibilità della precedente generazione, poi il fatto che il nuovo chip non debutta su un Mac bensì su un iPad Pro.

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Ora le linee dei processori implementate sui Mac e sugli iPad seguono due percorsi paralleli, ed è lecito attendersi che sarà così ancora per un po’. Secondo le ultime indiscrezioni, gli M4 arriveranno infatti sui portatili della Mela solo verso la fine dell’anno.

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Cosa cambia con l’M4

Da un punto di vista tecnico, il nuovo processore rappresenta un passo in avanti enorme rispetto all’M2, usato sugli iPad Pro di precedente generazione e dunque chiamato in causa da Apple per un confronto diretto. La CPU, che consta di 10 core, è 1,5 volte più performante rispetto all’M2, mentre la GPU, che è un’evoluzione diretta dell’M3, porta sull’iPad il raytracing basato su accelerazione hardware e un’ottimizzazione sensazionale nei processi di rendering. Secondo i dati ufficiali di Apple, il rendering su applicazioni come Octane X è fino a 4 volte più veloce rispetto ai modelli di precedente generazione.

Nonostante le molte somiglianze con il chip M3, l’M4 è comunque nuovo sotto molti aspetti, e il salto prestazionale e soprattutto nella gestione energetica è rilevante (sulla carta) anche rispetto alla generazione immediatamente precedente. Talmente nuovo che, a detta di Apple stessa, confrontare M4 con M3 è un po’ come mettere a confronto le mele con le pere.

Il motivo è da ricercarsi nel passaggio al nuovo processo di produzione a 3nm di TSMC, il cosiddetto N3E, un’evoluzione diretta del processo a N3B che invece Apple aveva utilizzato per gli M3, appunto, e l’A17 Bionic degli iPhone 15.

Il processo N3B, primo passo di TSMC verso i 3 nanometri, non era mai stato pensato per l’uso su larga scala: troppo costoso e destinato solo alla prima fase di miniaturizzazione a 3nm. Apple rimarrà verosimilmente l’unico cliente del produttore taiwanese ad aver ordinato chip prodotti con il processo N3B, che non verrà ulteriormente evoluto.

Una nota sui TOPS e sui concorrenti

La differenza tra i due processi di produzione si concretizza nel numero di transistor presenti nel chip (25 miliardi su M3, 28 miliardi su M4) e di conseguenza nella potenza dell’unità di processamento neurale che passa dai 17 TOPS di M3 a 38 TOPS dell’M4.

Qui è necessaria una breve precisazione: i TOPS sono i trilioni di operazioni al secondo che un’unità di processamento neurale è in grado di eseguire. Attenzione, però: non stiamo parlando di un’unità di misura standardizzata, e ogni produttore può contare i TOPS in maniera diversa a seconda del livello di precisione utilizzato. Ha senso confrontare i TOPS dei chip Apple con altri chip Apple, mentre non ha senso farlo con le dichiarazioni di altri produttori.

I processori Snapdragon della serie Elite di Qualcomm, che si suppone debutteranno sui Surface AI di Microsoft il 20 maggio, hanno NPU che arrivano a 45 TOPS. Tuttavia l’unità di misura non indica in alcun modo la potenza, perché non demarca il modo in cui le operazioni vengono utilizzate. Però, nel definire la potenza delle unità neurali, i TOPS stanno diventando di fatto l’equivalente dei vecchi GHz delle CPU: una mera indicazione quantitativa che non indica prestazioni reali se non con una specifica aggiuntiva sulla qualità delle operazioni svolte dal processore.

In questo senso, Apple ha dalla sua diversi vantaggi: l’integrazione verticale con il software; la presenza, unica nel settore, di acceleratori per il machine learning direttamente integrati nella CPU; una gestione della potenza e delle performance-per-watt ottimizzata. Nel caso specifico di Qualcomm sarà molto interessante vedere come verranno utilizzati i processori su nuovi dispositivi Windows con ARM ottimizzati per l’IA. Fino ad allora, qualsiasi confronto sulla carta basato sui TOPS lascia il tempo che trova.

Pronto per l’intelligenza artificiale di Apple

La presenza di una neural processing unit così capace rende inoltre M4 una piattaforma perfetta per l’intelligenza artificiale e per l’esecuzione di LLM in locale. Apple non ha formalmente ancora rivelato nulla al riguardo, ma grandi annunci sono attesi per la WWDC, la conferenza degli sviluppatori che si terrà a inizio giugno. L’azienda ha ripetuto a più riprese che ha novità importanti in serbo, mentre si inseguono le indiscrezioni su possibili collaborazioni con nomi importanti del settore come OpenAI.

La narrativa che Apple sta portando avanti è quella di un SoC che grazie alla NPU e all’accelerazione per il machine learning integrata nel chip saranno perfetti per vari usi dell’IA, inclusa l’inferenza dei processi di IA generativa.  Il vantaggio di prestazioni e una serie di funzioni specifiche dei chip Apple saranno fondamentali per garantire che molte delle operazioni che oggi richiedono connessioni a data center remoti possano essere effettuate direttamente sul dispositivo.

Rimane da capire se Apple integrerà direttamente una serie di modelli fatti in casa oppure si affiderà a collaborazioni esterne, offrendo di fatto una piattaforma ottimizzata su cui sviluppare LLM ottimizzati per i suoi dispositivi, un po’ come già avviene per i modelli di machine learning con il gruppo di interfacce di programmazione Core ML.

Un chip su misura per l’iPad (e non viceversa)

Analizzando dunque i vantaggi prestazionali e di gestione della potenza non è difficile capire che l’M4 non poteva che debuttare su questi iPad Pro. Apple ha lasciato intendere che non avrebbe mai potuto realizzare questi dispositivi, con queste caratteristiche di spessore e peso, utilizzando i chip M3. In primis per via della gestione energetica, e poi anche per altri dettagli come il nuovo schermo Oled Ultra Retina XDR.

L’azienda ci ha confermato che i team di sviluppo dei chip, i designer e i team di sviluppo del prodotto hanno lavorato gomito a gomito su questi nuovi modelli. Di fatto è l’M4 che è stato progettato su misura per rendere possibile gli iPad Pro con le caratteristiche che Apple aveva in mente, e non viceversa.

È un lusso che solo Apple, grazie ai chip fatti in casa, si può permettere. La procedura normale di sviluppo di un prodotto è infatti opposta: si realizza quello che è possibile ottenere con i limiti imposti dai chip e dagli altri componenti disponibili sul mercato.

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L’M4 è funzionale al display Oled

Un altro esempio di come l’M4 sia pensato per rendere possibili gli iPad Pro è il nuovo display del modello da 13”. Per la prima volta Apple ha portato sui tablet un pannello Oled, che però è unico nel suo genere. È infatti composto da due strati sovrapposti di emettitori che permettono di raggiungere prestazioni di luminosità senza precedenti, cioè fino a 1000 nits a tutto schermo.

Poiché la deposizione del substrato Oled non è uniforme, il controller del display deve procedere sempre in tempo reale (fino a 120 volte al secondo con 120 Hz di refresh rate massimo) a regolare il bianco per ogni pixel su ogni frame. Il risultato è un’immagine calibrata e bilanciata sempre perfettamente. Sul Tandem Oled del display Ultra Retina XDR, l’operazione va ripetuta due volte, poiché i substrati sovrapposti sono appunto due. L’M4 gioca un ruolo fondamentale anche in questo caso, perché implementa un controller di nuova generazione per la calibrazione che Apple non avrebbe potuto sviluppare utilizzando il chip M3. 



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Written by bourbiza mohamed

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