Varför Intel och AMD inte gör chips som M2 Max och M2 Ultra

Apple avstår från Intel för att tillverka sina egna processorer för Mac-produkter har uppenbarligen gått ganska bra. Dess ARM-baserade M2-chips packar både kraftfulla CPU- och GPU-kärnor i ett enda paket, och erbjuder en fantastisk blandning av mellanregister till high-end prestanda för hela Mac-portföljen. Detta har särskilt gynnat produkter som MacBook och Mac Mini, som inte har utrymme för en kraftfull grafikkort men kan rymma de avancerade M1- och M2-chippen (som M2 Max) med kraftfull integrerad grafik bara bra. M2 Pro, M2 Max och M2 Ultra är ganska fantastiska.

Så varför gör inte Intel och AMD samma sak och gör sina egna stora chips med massor av CPU- och GPU-kärnor? Trots allt erbjuder de båda bra CPU- och GPU-teknik själva, de har hållit på med PC-grejer lika länge som Apple (och processordesign mycket längre), och de har mycket mer kontroll över den bredare processorn marknadsföra. Men i slutändan har Intel och AMD flera goda skäl att inte kopiera de större varianterna av Apples M2.

Intel och AMD har den tekniska förmågan att göra ett M2-liknande chip

Men först, låt oss få en sak ur vägen: Intel och AMD kan göra ett chip som M2 Max eller till och med M2 Ultra om de vill. Medan M2 Pro, Max och Ultra skiljer sig ganska mycket från vad vi är vana vid i PC, har allt Apple gjort ett stort chip som inkluderar både CPU- och GPU-kärnor. Intel och AMD har tillverkat processorer med integrerad grafik i flera år, och den enda väsentliga skillnaden mellan Core i9-13900K eller Ryzen 9 7950X och Apple M2-serien är att de större M2-chippen har mycket större och kraftfullare GPU.

Det är inte heller så att Intel och AMD inte redan har gjort chips liknande de större M2-processorerna, även innan M1 kom ut. Intels Kaby Lake G-serie kombinerade en fyrkärnig Kaby Lake CPU med en mellanregister Vega GPU från AMD, och även om Kaby Lake G var ett kommersiellt misslyckande och fungerade inte superbra, det erbjöd i slutändan vad som vid den tiden var en kraftfull CPU och GPU kombo.

En av AMD: s huvudprodukter är förstås dess APU, som egentligen bara är en marknadsföringsterm för att beskriva AMD: s processorer med integrerad grafik avsedd för spel. AMD: s mest framgångsrika linje av APU: er är de som går in i konsoler, ända sedan Xbox One och PS4 kom ut för ett decennium sedan. De senaste konsol-APU: erna i Series X och PS5 kombinerar en 8-kärnig Zen 2 CPU med en mellanregister RDNA2 GPU, sätta den på en liknande nivå som åtminstone M1 Pro och M2 Pro, och kanske till och med några av de avancerade chipsen för.

M2 har några nackdelar som Intel och AMD inte skulle gilla

Även om Apples M2-serie är riktigt cool och bra för Apple, är den inte på något sätt den perfekta processorn, och den har några betydande nackdelar jämfört med chips från Intel och AMD. Dessa nackdelar har främst att göra med minne, antal kärnor och tillverkning, vilket har stor inverkan på både prestanda och pris.

Det konstigaste med Apples M-processorer (åtminstone enligt mig) är minnet. Normalt kräver processorer och lätt integrerad grafik inte så mycket bandbredd, så Intel och AMD brukar para ihop sina vanliga chips med små 128-bitars breda minnesbussar. GPU: er kräver dock mycket minnesbandbredd, vilket är anledningen till att diskreta GPU: er paras med GDDR VRAM och har fler minnesbussar, där 128-bitar vanligtvis är det absoluta minimumet och endast reserverat för mycket små GPU: er.

Apple lägger dock mycket kraftfull integrerad grafik på sina M-chips, och detta kräver mycket mer minnesbandbredd än vanligt. Medan M2 är normal och har 128-bitars breda bussar, har M2 Pro och M2 Max 256-bitars och 512-bitars breda bussar, och eftersom M2 Ultra är två M2 Maxes kombinerade betyder det att Ultra har en massiv 1024-bitars bred buss. Dessa bussar tar upp massor av utrymme och står för cirka 13 % av storleken på M2 Max och Ultra, vilket är massor av utrymme att ägna bara åt minnesbussar.

Allt det där området reserverat för minnesbussarna har en dominoeffekt. Det är mindre utrymme för fler CPU- och GPU-kärnor, vilket gör M2 Pro och M2 Max lite imponerande när det kommer till prestanda per mm2. Till exempel M2 Ultra i Mac Studio ligger långt bakom både Core i9-13900K och Ryzen 9 7950X (som är två av de bästa processorerna) i benchmarks som Cinebench, särskilt i multi-threaded prestanda. Dessa är mycket, mycket mindre processorer tack vare det faktum att de inte hämmas av ett enormt minnessystem som krävs av en stor integrerad GPU.

Att försöka kombinera en stor CPU, stor GPU och stort minnessystem till ett enda chip får konsekvenser för tillverkningen. Vid en uppskattad formstorlek på 550 mm2 (förutsatt att Apples sida-vid-sida-jämförelse ovan är skalad som ingen faktisk mätningar verkar finnas), M2 Max är superstor, och M2 Ultra är det största konsumentchipet som någonsin gjorts över 1 000 mm2. Kostnaden för att producera dessa saker på TSMC: s 5nm-nod måste vara astronomiska.

Det är bara inte Intels eller AMDs stil att erbjuda högspecialiserat kisel för mainstream

Men bortsett från alla hårdvaruproblem som chips som de stora versionerna av M2 introducerar, finns det också en grundläggande skillnad i affärsmodeller här. Apple skiljer sig mycket från Intel och AMD: de tillverkar sina processorer för sig själv och sina egna specialprodukter. Intel och AMD gör samtidigt chips som driver nästan alla datorer som inte är en Mac i det hela världen, och att sträva efter att stora av en marknad innebär specialisering är en nackdel snarare än en fördel. Det skapar en mycket olika uppsättning incitament för varje företag när det gäller att designa hårdvara.

Om Intel och AMD skulle försöka göra en egen stor M2-liknande processor, skulle ett stort problem vara moderkort. Det som är trevligt med traditionella, vanliga x86-processorer är att de tenderar att vara ganska små och inte kräver något galet. Men för att serva ett M2 Max/Ultra-liknande chip måste Intel och AMD lansera nya moderkort med massiva socklar, massor av VRM-steg, och förmodligen åtta minnesplatser som du måste fylla fullt ut med snabba moduler för att få bra GPU prestanda. Det är uppenbarligen väldigt dyrt och väldigt krångligt.

Apple kan komma undan med allt det där eftersom M2 är specialtillverkad för vilken typ av datorer Apple vill göra och vad deras kunder vill köpa. Intel och AMD kan inte göra det eftersom vi gillar att ha en mängd olika processorer som vi kan placera i personliga men i slutändan liknande datorer, där det är bara plug and play när det kommer till RAM, lagring och GPU: er. Tänk dig att behöva uppgradera din 1 000 mm2 processor om du bara ville ha snabbare grafik; om du trodde RTX 4090 var dyrt, skulle du förmodligen gå i konkurs från en enda uppgradering.

Men det fungerar åt båda hållen, och M2 har några tydliga fördelar. Till exempel, medan Apples processorer och grafikprocessorer är ganska svaga jämfört med de avancerade sakerna som Intel, AMD och Nvidia tillverkar, har M2-produktstacken från topp till botten kodningsprestanda av högsta kvalitet. Apple kan motivera att lägga till dessa kodare till sina marker eftersom många människor redan använder Apple-enheter för att redigera videor. Men eftersom Intel- och AMD-processorer i grunden är en-storlek-passar-alla-chips för en mängd olika användningsfall, skulle sådana avancerade kodare inte vara vettiga, särskilt när avancerade GPU: er kan ta upp slacken.

Både hårdvaran och olika affärsmodeller är oskiljaktiga från varandra när det kommer till processordesign för dessa tre företag. Om det bara handlade om hårdvara och teknik och specifikationer, så skulle vi förmodligen se Intel och AMD försöka göra en processor som M2-serien också. Men Apple är ett datordesignande företag som gör sina egna processorer, medan Intel och AMD är processordesignande företag som säljer sina processorer till andra företag.

Det finns vissa fall där M2-liknande chips från Intel och AMD skulle kunna blomstra

Medan den traditionella PC: n är mycket osannolikt att vara ett utrymme där Intel och AMD kan introducera en stor processor med massor av CPU- och GPU-kärnor, tror jag att ett sådant chip kan få framgång inom andra områden. En av de senaste innovationerna från Intel och AMD är chiplets (eller "tiles" som Intel kallar dem), vilket skulle göra det lättare att bygga en processor som M2 sedan Intel och AMD kunde bara ta chiplets som är generaliserade på egen hand och kombinera dem på ett sådant sätt att det skapar denna stora, specialiserade processor (som också skulle vara billigare att göra med chiplets).

Konsoler är en självklar plats där den här typen av chips har fungerat för x86, men NUC: er eller OEM-datorer eller till och med bärbara datorer kan vara mer lämpliga för en M2-liknande processor. När allt kommer omkring är dessa enheter redan ganska låsta och anpassade till att börja med, så fördelarna att använda hårdvara som är designad för att vara kompatibel med många andra komponenter är inte så stor handla. Jag tror inte att efterfrågan finns för att göra detta till verklighet, men jag kan ha fel, och ärligt talat hoppas jag att jag har det eftersom jag skulle älska att ha vad som i grunden är en spelversion av Mac Mini eller Mac Studio.