Blick ins Apple-Chipzentrum in München

Anfang 2021 hatte Apple angekündigt, in München den Hauptsitz seines neuen europäischen Zentrums für Chip-Design aufzubauen. Keine zwei Jahre später kündigte der Hersteller Anfang 2023 sogar an, in den nächsten sechs Jahren eine weitere, zusätzliche Milliarde Euro in dieses Zentrum für Chip-Design zu investieren (Meldung). Dass es nicht bei den Ankündigungen blieb, durften nun eine Handvoll Journalisten vor Ort erkunden und einen Blick in eines der Apple-Gebäude im Herzen Münchens werfen.

Am gesamten Standort in München arbeiten rund 2.000 Ingenieur_innen aus 65 Nationen, insgesamt ist Apple in Deutschland mit rund 4.600 Mitarbeitenden vertreten. Dabei legt der Hersteller großen Wert darauf, vielfältig und »divers« zu sein.

Im Gebäudekomplex »Karl«, wo die Veranstaltung stattfand, sind rund 1.000 Mitarbeitende untergebracht: in modernen und Räumen und einer apple-typischen, schlichten und geschmackvollen Architektur.

Chipentwicklung

Dass Apple mit seinen Chips mittlerweile so erfolgreich ist, liegt mit daran, dass die ersten Chips, die der Hersteller in Eigenregie baute, für iPhones konstruiert wurden. Sie mussten also einerseits sehr leistungsfähig sein, aber gleichzeitig eine möglichst kompakte Bauweise aufweisen und dabei auch noch möglichst stromsparend arbeiten. Diese SoCs (System on a Chip) bereiteten den Weg für viele weitere Chips — und zwar nicht nur für iPhones, sondern später auch für iPads und schließlich auch für MacBooks und iMacs.

Die Bauart der Chips kombiniert Computer- und Grafikprozessoren auf einem gemeinsamen Chip. Das ist die Besonderheit, die es ermöglicht, dass die Chips immer kleiner und dabei trotzdem noch leistungsfähiger werden. 

Die neuen M3-Chips markieren einen Meilenstein in Apples Chipentwicklung, denn erstmals wurde dabei mit der branchenführenden 3-Nanometer-Technologie gearbeitet. Mit einer schnelleren, effizienteren GPU der nächsten Generation machen diese Chips den bisher größten Sprung in der Grafikarchitektur für Apple-Chips. Konkret bedeutet dies unter anderem, dass dank 3-Nanometer-Technologie deutlich mehr Transistoren auf einem Chip Platz finden als je zuvor.

Um eine Größenordnung zu vermitteln: Auf einem M3-Chip sind 25 Milliarden Transistoren untergebracht, auf dem M3 Pro sind es 37 Milliarden und auf einem M3 Pro Max gar 92 Milliarden Transistoren.

Etliche Teams aus Deutschland hatten übrigens auch schon ihren Anteil an der Entwicklung der bahnbrechenden M3-Chips.

Die GPU kommt mit einer bahnbrechenden Technologie, dem sogenannten Dynamischen Caching. Damit wird die Nutzung des lokalen Arbeitsspeichers der Hardware in Echtzeit zugewiesen, sodass für jede Aufgabe nur die exakt benötigte Menge an Speicher verwendet wird. Das verbessert die GPU Auslastung und Leistung für die anspruchsvollsten Pro Apps und Games enorm.

Die GPU bringt auch neue Rendering-Funktionen auf den Apple-Chip, wie hardware-beschleunigtes Mesh-Shading für mehr Funktionen und Effizienz bei der Verarbeitung von Formen für visuell komplexere Szenen. Zum ersten Mal kommt dabei hardware-beschleunigtes Raytracing auf den Mac, sodass Games genauere Schatten und Spiegelungen rendern und realistischere Umgebungen erzeugen können.

Jeder Chip in der M3-Familie kommt mit der für Apple-Chips charakteristischen Architektur mit gemeinsamem Arbeitsspeicher. Diese sorgt laut Hersteller für eine hohe Bandbreite, niedrige Latenz und einzigartige Energieeffizienz. Zudem ermöglicht sie Workflows mit bis zu 128 GB Arbeitsspeicher, die bisher auf Laptops nicht möglich waren.

Bei der CPU der nächsten Generation im M3, M3 Pro und M3 Max wurde auch die Architektur der Performance- und Effizienz-Kerne erheblich verbessert, so Apple. Das bedeutet konkret, dass aufwändige Softwareaufgaben, beispielsweise das Kompilieren von Code, aber auch rechenintensive Aufgaben in DaVinci Resolve von Blackmagic oder Adobe Premiere Pro deutlich schneller vonstatten gehen. Denn insbesondere die kreativen KI-Apps sind besonders leistungshungrig. 

Mit zwei ProRes Engines macht der M3 Max die Video-Postproduktion selbst in höchster Auflösung schnell und flüssig, egal ob in DaVinci Resolve, Adobe Premiere Pro oder Final Cut Pro. Der M3 Max ist für Profis ausgelegt, die höchste Performance in einem MacBook Pro mit branchenführender Batterielaufzeit in einem Pro Laptop brauchen, erläutert der Hersteller.

Künstliche Intelligenz als Leistungstreiber

Die Entwicklungen im Bereich künstlicher Intelligenz sind in vielfacher Weise eindrucksvoll – aber auch enorm leistungshungrig. Das weiß auch Apple und entwickelt daher immer leistungsfähigere Chips, die in der Lage sind, die anspruchsvollen Aufgaben von AI Apps zu bewältigen. Was seit der Vorstellung von ChatGPT vor einem Jahr stattgefunden hat, deutet an, wie schnell sich das KI-Karussell dreht und was noch kommen wird. Nur mit leistungsstarken Chips wird man als Hardware-Hersteller hier mithalten können.

Da sich immer mehr auch in Richtung mobiler Endgeräte bewegt, ist es nicht minder wichtig, diese Leistung in extrem kleinen Chips liefern zu können und dabei auch den Stromverbrauch und das Power-Management im Auge zu behalten. In diesem Bereich ist das Entwicklungsteam in München besonders stark eingebunden. Mit Erfolg, wie man an der jüngsten Chip-Generation feststellen kann. So bringt es ein M3-Chip mit halbem Stromverbrauch auf die Leistung eines M1-Chips.

Nachhaltigkeit

Ein weiterer Treiber für ein möglichst gutes Power-Management bei Chips und Geräten sei der Wunsch, möglichst nachhaltig zu arbeiten.

Viele große Unternehmen haben dieses Thema auf ihrer Agenda und arbeiten intensiv an Lösungen, um diesen Aspekt in der Produktion zu berücksichtigen. Das geschieht natürlich nicht uneigennützig, denn Geräte, die eine möglichst lange Akkulaufzeit bieten, verkaufen sich nun mal auch besser — was aber Apples Bemühungen auch in Bezug auf die Nachhaltigkeit nicht schmälern soll.

Akku-Laufzeiten von bis zu 22 Stunden Betriebsdauer erreichen Apple-Geräte mittlerweile, sie müssen dadurch weniger an Strom angeschlossen werden und verbrauchen weniger Energie im Laufe ihres Lebenszyklus.

Apple ist bereits heute nach eigenen Angaben bei allen weltweiten Unternehmensaktivitäten CO_₂-neutral und plant, das bis 2030 über alle Tätigkeitsbereiche des Unternehmens hinweg zu erreichen, inklusive der gesamten Zuliefererkette und des Produktlebenszyklus. Das bedeutet, dass jeder Chip in jedem Mac — vom Design bis zur Herstellung — CO_₂-neutral sein soll.

Perspektiven

Apple arbeitet insgesamt mit Entwicklungs-Hubs auf der ganzen Welt und hat München als einen wichtigen europäischen Entwicklungsstandort auserkoren. Das hat schon erste Früchte getragen, wie man an den M3-Chips sehen kann.
Sicher ist aber auch, dass in den Labors im »Karl« und den anderen Apple-Standorten in München schon jetzt an der nächsten und vielleicht auch übernächsten Chip-Generation geforscht wird. Es bleibt also spannend.