M-Chip

Jeder Computer hat ein zentrales Bauteil, das rechnet: den Prozessor. Bis 2020 kaufte Apple diese Bauteile für seine Mac-Computer bei der Firma Intel ein. Seitdem entwickelt Apple sie selbst und nennt sie M-Chips, nummeriert von M1 bis inzwischen M4. Das Besondere daran: Apple packt fast den gesamten Computer auf ein einziges daumennagelgroßes Plättchen. Rechenkerne, die Grafik für den Bildschirm, ein eigener Beschleuniger für künstliche Intelligenz und sogar der Arbeitsspeicher sitzen dort nebeneinander. Früher waren das lauter getrennte Bauteile, die über die Hauptplatine miteinander sprechen mussten.

Warum Apple sich von Intel getrennt hat

Wer seine Chips selbst baut, muss auf niemanden warten. Solange Apple bei Intel einkaufte, hing der Zeitplan neuer MacBooks davon ab, wann Intel liefern konnte. Mehrfach verzögerte sich das um Jahre. Heute entscheidet Apple selbst, was der nächste Chip können soll und wann er kommt.

Der zweite Grund ist der Stromverbrauch. M-Chips stammen technisch von den Prozessoren aus dem iPhone ab, und die mussten immer mit einem kleinen Akku auskommen. Diese Sparsamkeit hat Apple in den Laptop übertragen. Ein MacBook Air mit M-Chip läuft je nach Nutzung 15 bis 18 Stunden und braucht keinen Lüfter, weil es kaum warm wird. Vergleichbare Windows-Laptops von 2020 kamen auf etwa die Hälfte.

Der Preis dafür ist Abhängigkeit in eine andere Richtung. Man kann einen M-Chip nicht einzeln kaufen und in einen selbstgebauten PC stecken. Er läuft ausschließlich in Apple-Geräten mit Apples Betriebssystem. Und weil der Arbeitsspeicher fest mit dem Chip verbunden ist, lässt er sich nachträglich nicht aufrüsten.

Alles auf einem Plättchen: das SoC-Prinzip

Die Bauweise heißt System on a Chip, kurz SoC — also ein ganzes System auf einem Chip. Stell dir den Unterschied wie zwischen einer Stadt und einem Bürogebäude vor. Bei getrennten Bauteilen muss jede Information quer durch die Stadt fahren. Im SoC sitzen alle Abteilungen im selben Gebäude, ein paar Türen voneinander entfernt. Kurze Wege bedeuten weniger Wartezeit und weniger Energieverbrauch.

Besonders wirksam ist das beim Arbeitsspeicher. Apple nennt sein Verfahren Unified Memory: Rechenkerne und Grafikeinheit teilen sich denselben Speicher. In einem klassischen PC hat die Grafikkarte eigenen Speicher, und Daten müssen erst dorthin kopiert werden. Beim M-Chip entfällt dieses Kopieren komplett.

Ein dritter Baustein ist die Neural Engine. Das ist ein Bereich des Chips, der nur für KI-Rechnungen gebaut wurde. Er erledigt zum Beispiel Spracherkennung oder das Erkennen von Gesichtern in der Fotos-App. Solche Aufgaben laufen dort schneller und sparsamer als auf den normalen Rechenkernen. Außerdem trennt Apple diese in Leistungskerne für anstrengende Aufgaben und Effizienzkerne für Kleinkram wie das Prüfen von E-Mails im Hintergrund.

Vom MacBook bis zum lokalen Sprachmodell

M-Chips stecken in allen aktuellen MacBooks, iMacs, Mac minis und in den teureren iPad-Modellen. Beim Kauf begegnet dir die Nummerierung als M4, M4 Pro oder M4 Max. Die Grundversion reicht für Schule, Büro und Streaming. Die Pro- und Max-Varianten haben mehr Kerne und richten sich an Videoschnitt oder Programmierung.

In Tech-News taucht der Begriff vor allem im Zusammenhang mit KI auf. Weil M-Chips viel Unified Memory besitzen, lassen sich auf ihnen Sprachmodelle direkt zu Hause betreiben, ohne Verbindung zu einem Rechenzentrum. Ein Mac mit 64 Gigabyte Speicher schafft Modelle, für die man sonst eine teure Spezial-Grafikkarte bräuchte. Genau deshalb sind Macs bei KI-Entwicklern beliebter geworden.

Ein häufiges Missverständnis ist, ein M-Chip sei automatisch schneller als jeder andere Prozessor. Bei roher Rechenleistung liegen Spitzenmodelle von AMD, Intel oder Nvidia teils vorn. Der Vorsprung des M-Chips liegt in der Leistung pro Watt — also darin, wie viel Arbeit er aus einer bestimmten Menge Strom herausholt.