décryptage du processeur ultra puissant intégré à l’iPad Pro

Il n’y aura donc pas eu de M3 ! Les iPad Pro 2024 que vient de présenter Apple ont fait l’impasse sur cette génération de puces pour bénéficier directement de la toute nouvelle puce M4 de la firme de Cupertino. C’est en effet le premier produit de la marque à intégrer ce SoC (système sur puce autrement dit « puce tout-en-un »), alors qu’elle en hérite traditionnellement des MacBook. Avec deux générations d’iPad Pro disposant de puces M (M1 et M2), Apple a du recul sur l’intégration de cette puce dans une tablette et n’a pas craint de l’intégrer dans un appareil de seulement 5 mm d’épaisseur.

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Cette imprudence vient d’une part du mode de fabrication de la puce : conçue autour de la deuxième génération de gravure N3 (3 nm) de TSMC, la partie logique du M4 est bien plus finement gravée que la puce M2 qu’elle remplace. Une miniaturisation qui permet à Apple de mettre plus de transistors – 28 milliards contre 20 dans le M2 et 25 dans le M3. Et de promettre non seulement que la partie CPU du M4 est 50% plus rapide que celle du M2, mais aussi et surtout qu’elle peut déployer la même puissance pour la moitié de l’énergie consommée.

Petit tour d’horizon du propriétaire de la nouvelle puce d’Apple – et sans doute celle des prochains MacBook !

Un CPU beaucoup plus performant

Nous l’évoquions plus haut : le CPU est plus puissant et plus performant que la génération précédente. Mais son design est un peu différent des M2 et M3. Alors que ces deux précédentes itérations s’organisaient autour de deux quatuors – x4 P-Core dédié aux hautes performances, x4 E-Core à moindre consommation énergétique – Apple a poussé le nombre de cœurs efficaces à x6, dopant ainsi les applications les plus parallélisées.

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Dans les deux cas (et comme d’habitude), Apple ne fournit aucune information sur les fréquences, les mémoires cache ou l’organisation interne des cœurs CPU. Mais la firme précise toutefois que ces deux types de cœurs disposent d’unités permettant d’accélérer les algorithmes issus du machine learning (ML pour l’apprentissage automatique). Comprenez ici certaines classes d’algorithmes pompeusement appelées IA par les entreprises. Car oui, et comme nous le verrons plus tard, il n’y a pas que le NPU ou le GPU qui fonctionnent pour les algorithmes d’IA !

GPU : arrivée de tracé laser dans les iPad

La puce graphique (GPU) de ce SoC contient autant de cœurs graphiques que les variantes haut de gamme des précédents M1 et M2, à savoir dix cœurs (les MacBook et iPad avec moins de RAM n’avaient que huit cœurs GPU). Pour l’instant, impossible de savoir si chacun de ses noyaux est, comme pour le M1 et le M2, toujours constitué de 16 unités d’exécution (UE) chacune. Mais Apple revendique royalement des performances jusqu’à quatre fois supérieures ! De quoi parle ce miracle ? Un mot : tracé laser (ray tracing en français).

Pour la première fois en effet, un iPad intègre des unités matérielles de tracé laser, un portemanteau contenant plusieurs méthodes de rendu d’images 3D photoréalistes. Si la tracé laser est connu depuis des lustres dans l’industrie du rendu 3D professionnel, notamment pour les films et les animations, ce n’est que ces dernières années qu’il a trouvé sa place dans nos appareils électroniques. Mais dans le cas du GPU du M4 – comme dans celui des puces PC – il s’agit en réalité d’une série d’astuces pour améliorer les performances. Inventés et popularisés par les cartes graphiques GeForce de Nvidia, ces outils reposent généralement sur des calculs hybrides qui mélangent le rendu d’une scène à un niveau de qualité supérieur, mais dans une définition bien inférieure.

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Derrière lui, on retrouve toute une suite d’outils permettant d’agrandir et d’améliorer la qualité des images basés sur la fameuse IA. Vu l’exemple affiché par Apple – un moteur de rendu 3D appelé Octane rastérisation pur (la méthode de rendu frontal), mais plutôt une utilisation d’unités de rendu tracé laser et prise en charge de tout accélérateur d’algorithme apprentissage automatique (oh, par hasard, il y en a quelques-uns fraîchement intégrés au CPU !) pour assurer ce niveau de performances.

Tout cela pour vous dire que des applications spécifiques, notamment les moteurs de rendu 3D et les jeux, pourront voir leur vitesse d’exécution fortement accélérée par ce nouveau GPU. Cependant, les développeurs devront implémenter leur support dans leur logiciel.

L’IA en plein essor, mais pas à la pointe

Avec une puissance affichée de 38 TOPS (téra opérations par seconde, ou trillions), le NPU du M4 est deux fois plus efficace dans les calculs matriciels que le NPU du précédent M2 (et les M2 Pro et Max), ce qui ne montre pas seulement 15.8 TOPS au compteur.

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Alors que les M3 n’ont apporté qu’une amélioration mineure en la matière (18 TOPS), ici Apple passe la seconde pour (un peu plus que) doubler le nombre d’opérations par seconde.

Le travail d’optimisation a été très intense de ce côté-là, puisque si le NPU est toujours composé de 16 cœurs d’exécution comme le M3, doubler les performances par cœur est un véritable défi que relèvent les ingénieurs d’Apple. Mais cela permet seulement à l’entreprise de se maintenir, pas de dominer. Car, bien que pionnier dans l’intégration des NPU dans les SoC, Apple est pour le coup un peu en retard en termes de TOPS annoncés par rapport à Qualcomm.

Son Snapdragon X Elite affichera en effet pas moins de 45 TOPS à lui seul, contre 75 pour l’ensemble de la puce !

Ne vous inquiétez pas cependant d’un manque de performances. Les NPU ne sont en fait qu’un des accélérateurs d’IA des SoC. Outre certaines tâches que les CPU gèrent mieux, ce sont principalement les GPU – parfois avec l’aide du NPU – qui sont les bêtes de somme de l’accélération de l’IA. Les NPU sont actuellement davantage orientés vers l’exécution d’algorithmes de manière soutenue (flou et réduction du bruit du microphone en temps réel par exemple).

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Qu’en est-il des processeurs M4 Pro/Max/Ultra ?

Il n’est pas nécessaire d’être un grand clerc pour se douter que les nouveaux iPad Pro devraient offrir une puissance supplémentaire très appréciable par rapport à la génération précédente. De nombreux journalistes et professionnels se sont interrogés sur la pertinence d’intégrer une puce aussi puissante dans une tablette dotée d’un OS plus limité qu’un macOS classique par exemple. Mais les progrès continus de l’iPad OS, la présence de nombreux logiciels professionnels dans l’écosystème et le fait que la gamme iPad compte d’autres références moins puissantes valident la stratégie d’Apple de proposer une tablette professionnelle.

En quoi la version tablette de cette puce préfigure-t-elle les puces intégrées aux futurs MacBook ? Si l’on se réfère aux versions précédentes des classiques M1 et M2, on est en droit d’attendre exactement la même puce, poussée plus haut en fréquences, disponible sans doute avec un ou deux cœurs GPU en moins pour les machines d’entrée de gamme. de portée. Apple pourrait même désactiver un ou deux cœurs de processeur à ces mêmes fins – ce qui pourrait améliorer les rendements de fabrication, en autorisant l’utilisation de puces (c’est-à-dire la puce brute) présentant des défauts.

Concernant les versions M4 Pro et Max, si l’on se réfère à ce qu’Apple a fait dans le passé, on peut déjà compter sur le même NPU, sans aucun changement – ​​seules les puces Ultra, qui sont littéralement deux puces Max collées ensemble, voir une arithmétique doublement des unités. La vraie différence sera donc, outre les fréquences sans doute croissantes grâce à la meilleure dissipation thermique des ordinateurs, un nombre croissant de cœurs CPU et GPU. Mais dans quelles proportions ?

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