Apple M1 (ARM, SoC, 7 GPU-Kerne) im Test

Apple M1. Apple hat nun den lang erwarteten Schritt umgesetzt und den Wechsel von Intel-Prozessoren zu hauseigenen ARM-Chips eingeläutet. Den Anfang macht Apples M1-Chip, der gleich in drei verschiedenen Macs zum Einsatz kommt und bereits als passiv gekühlte Version für einen Paukenschlag sorgt.

„Kleiner Chip. Gigantischer Sprung.“, so bewirbt Apple den neuen M1. Das SoC beinhaltet CPU, GPU, Neural Engine, Arbeitsspeicher und viele weitere Funktionen. Gefertigt wird der M1 im 5-nm-Verfahren, verfügt über 4 Performance- und 4 Effizienz-Kerne, 7 oder 8 GPU-Kerne und 16 Neural Engines.

Im Apple MacBook Air wird der Chip passiv gekühlt, im Apple 13“ MacBook Pro und im Mac mini kommt dagegen ein Lüfter zum Einsatz. Neben der unterschiedlichen GPU-Ausstattung dürfte das jeweils verbaute Kühlkonzept somit ein entscheidender Faktor für die tatsächlich abrufbare Performance darstellen.

Apple MacBook Air

Laut Apple soll sich die Rechenleistung des neuen MacBook Air (Late 2020) im Vergleich zum Vorgänger (1,2 GHz Intel Core i7, Intel Iris Plus Graphics, 16 GB RAM 2 TB SSD) um das bis zu 3,9-fache und die Grafikleistung um das bis zu 5,3-fache verbessert haben.

Benchmarkergebnisse

Im Test zeigt sich, dass der M1 tatsächlich einen großen Wurf darstellt. Selbst potente Workstation- oder Gaming-CPUs der 45- oder 65-Watt-Klasse können je nach Testsequenz geschlagen werden.

Beim Cinebench R15 erzielt das Apple MacBook Air Late 2020 206 Punkte beim Single-Thread-Test und 1.018 Punkte beim Multi-Thread-Test. Damit positioniert sich der M1-Chip bei der Single-Thread-Performance dicht hinter Intels „65-Watt-Monster“ Intel Core i9-10900 aus dem Alienware Area-51m. Bei der Multi-Thread-Leistung kann das System nicht mehr ganz so eindrucksvoll mithalten, weist aber immerhin noch AMDs Ryzen 7 4700U aus dem Acer Swift 3 SF314-42-R4XJ in die Schranken.

Bei den Geekbench-Tests kommt in den Gesamtergebnissen auch die Speicherleistung zum Tragen. Hier setzt sich der M1 bei den Single-Thread-Tests an die Spitze des Vergleichsfelds und positioniert sich bei den Multi-Thread-Tests ebenfalls solide im Spitzenfeld. Hier wird der Apple M1 zum Beispiel vom 10-Kerner Intel Core i9-10900 (20 Threads) im Alienware Area-51m oder dem AMD Ryzen 7 4800HS im Asus ROG Zephyrus G14 geschlagen.

Dauerlastperformance

Die hohe Performance kann das Apple MacBook Air aufgrund des passiven Kühlkonzeptes in Dauerlastszenarien nicht durchgehend bereitstellen. Beim Geekbench-CPU-Stresstest fällt das Anfangsergebnis von 20.934 Punkten nach 30 Durchläufen auf 16.832 Punkte. Das Ergebnis-Niveau von knapp 17.000 Punkten wird in etwa ab dem 5. Durchlauf gehalten. (Die Messergebnisse konnten aufgrund einer Darstellungs-Inkompatibilität des Geekbench 3 nicht vollständig ermittelt werden).

Das reicht für eine Platzierung knapp vor dem AMD Ryzen 5 4500U aus dem Acer Swift 3 SF314-42-R54P. Sonstige bisher getestete Passiv-Systeme dümpeln bestenfalls bei um die 5.700 Punkte herum.

Ein ähnlich positives Bild zeichnet der Cinebench R23. Selbst nach 30 Minuten Stability-Test liefert der passiv gekühlte Apple M1 immer noch ein um etwa 50 % höheres Ergebnis, als der vergleichsweise sehr laststabile Intel Core i5-8257U aus dem 2019er Apple 13″ MacBook Pro ab.

Grafikleistung

Bereits die Modellvariante mit 7 GPU-Kernen zeigt im OpenGL-Bereich eine gute Leistungsfähigkeit. Mit 80 fps beim Unigine Heaven Basic und 90 fps beim Cinebench R15 OpenGL-Shading, stellt das neue MacBook Air nicht nur die Vorgängermodelle, sondern sogar das Apple 13“ MacBook Pro aus 2019 in den Schatten.

Im Vergleich mit Windows-Testgeräten (DirectX) sind selbst dedizierte Lösungen wie Nvidias Geforce MX250 oder MX350 in Schlagdistanz. Die gesammelte Mannschaft der integrierten Grafikchips, egal ob AMD oder Intel, wird dagegen regelrecht deklassiert.

Gaming

Wie bereits angedeutet dürfte sich die Spieleleistung des Apple M1-SoC, je nach Variante, auf dem Niveau der Nvidia-Geforce-MX250/MX350-Familie oder sogar etwas darüber einordnen.

Im getesteten Apple MacBook Air der Einstiegskonfiguration, muss man zusätzlich zum passiven Kühlkonzept mit 7 anstatt 8 GPU-Kernen zurechtkommen. Beides wirkt sich natürlich nicht gerade positiv auf die tatsächlich erzielbare Performance aus.

Dennoch zeigt sich zum Beispiel bei Total War: Warhammer II, dass auch anspruchsvollere Spiele bei reduzierten Einstellungen noch flüssig über den Schirm laufen.

Speicherleistung

Ein entscheidender Baustein für die hohe Leistungsfähigkeit des M1-Chip stellt sicherlich der im Chip integrierte und gemeinsam nutzbare Arbeitsspeicher dar. Dieser ist anders als sonst, nicht über ein externes Bussystem, sondern ähnlich wie die CPU-Caches direkt angebunden. GPU, CPU und Neural Engines können somit ohne Umwege auf diesen Speicher zugreifen und profitieren von einer revolutionären Speichergeschwindigkeit.

Stromverbrauch

Eine nicht unwichtige Stärke des Apple-M1-SoC zeigt sich im Kapitel Stromverbrauch. Das MacBook Air kommt im Leerlauf mit ausgeschaltetem Display mit niedrigen 1,7 Watt parat.

Insbesondere bei wenig anspruchsvollen Szenarien zeigt sich, dass ein Großteil des Verbrauchs zu Lasten des Displays geht. Beim Testgerät beläuft sich der Unterschied zwischen ausgeschaltetem Display und maximaler Helligkeit auf genau 5,0 Watt.

Auf die erzielbaren Akkulaufzeiten hat also gerade in solchen Szenarien die gewählte Displayhelligkeit einen entscheidenden Einfluß. Beim WLAN-TV-Streaming erhöht sich zum Beispiel die Akkulaufzeit bei einer von Stufe 11 (12:16 Std.) auf Stufe 8 (14:09 Std.) reduzierten Displayhelligkeit um fast zwei Stunden.

In vielen Alltagsaufgabengebieten wie WLAN-TV-Streaming, Videowiedergabe, Textverarbeitung oder Internetsurfen kommt das MacBook Air bei angepasster Helligkeit (Stufe 11, 211 cd/m²) mit 4,0 bis 5,0 Watt aus. Bei hoher Grafik- oder Rechenlast erhöht sich der Verbrauch zwar merklich, überschreitet mit maximal 29,6 Watt (maximale Displayhelligkeit) die 30-Watt-Grenze aber nicht.

Dafür, dass sich das passiv gekühlte MacBook Air Late 2020 dann im Leistungsbereich so mancher 45-Watt-CPU bewegt, ist das ein hervorragendes Gesamtergebnis und zeugt von einer extrem hohen Effizienz.

Apple M1: Fazit

Apple ist mit dem M1 ein großer Wurf gelungen. Als ARM-basiertes System auf einem Chip, stellt diese Lösung nicht nur die bisher in den Apple MacBook Air eingesetzten Prozessorgenerationen in den Schatten, sondern wildert je nach Testszenario sogar im leistungsstarken Gaming- und Workstation-Revier der Konkurrenz.

Diese enorme Performance ist sicherlich zu einem Großteil der vom üblichen X86-Muster abweichenden Architektur, nicht unerheblich aber auch der optimalen Abstimmung mit Apples macOS zu verdanken.

Die bereits beim MacBook Air beeindruckende Leistungsfähigkeit stellt hier noch nicht einmal das Ende der Fahnenstange dar. Da der M1 im Apple MacBook Air (Late 2020) aufgrund des passiven Kühlkonzepts lüfterlos arbeitet, bleibt einiges an Potenzial ungenutzt. Im auf Mobilität getrimmten Air ist das sicherlich kein Problem und wird sich ganz im Sinne des Gesamtkonzepts entsprechend positiv auf die erzielbaren Akkulaufzeiten auswirken.

Das tatsächliche Leistungspotential dieses Chips wiederum, dürfte dagegen vor allem mit aktiver Kühlung und zusätzlichem GPU-Kern im Apple 13″ MacBook Pro und Mac mini zum Vorschein kommen.

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