M4 Ultra

M4 Ultra — это серия микропроцессоров, разработанных компанией Apple Inc. (организация признана в РФ иностранным агентом) для использования в персональных компьютерах Mac и планшетах iPad Pro. Относится к классу систем на кристалле (SoC), объединяющих центральный процессор (CPU), графический процессор (GPU), нейронный процессор (NPU) и другие компоненты на одном чипе. M4 Ultra является флагманским вариантом в линейке чипов Apple M4, выпущенной в 2024—2025 годах, и представляет собой объединение двух кристаллов M4 Max с помощью технологии UltraFusion.

История

Первые слухи о разработке Apple собственного процессора для Mac появились в конце 2010-х годов. В 2020 году компания анонсировала переход с архитектуры Intel x86 на собственные ARM-совместимые чипы серии M. Первым чипом стал M1 (2020), затем последовали M1 Pro, M1 Max и M1 Ultra (2022). В 2023 году вышло второе поколение — M2, M2 Pro, M2 Max и M2 Ultra. В 2024 году Apple представила серию M4, начав с базового M4 в iPad Pro (май 2024) и MacBook Pro (октябрь 2024). M4 Pro и M4 Max были анонсированы в октябре 2024 года. M4 Ultra, как и предшественники, был представлен позже — в марте 2025 года, одновременно с обновлёнными моделями Mac Studio и Mac Pro.

Архитектура и технология

Производственный процесс

M4 Ultra производится по 3-нанометровому техпроцессу второго поколения (N3E) тайваньской компании TSMC. По сравнению с первым поколением 3-нм техпроцесса (N3B), использовавшимся в чипах A17 Pro и M3, N3E обеспечивает более высокую энергоэффективность и плотность транзисторов. M4 Ultra содержит более 100 миллиардов транзисторов (точное число не раскрыто, но по оценкам аналитиков — около 110–120 миллиардов).

Компоновка UltraFusion

Ключевая особенность M4 Ultra — технология UltraFusion, которая позволяет соединить два кристалла M4 Max в единый чип. Соединение осуществляется через кремниевый интерпозер с высокой пропускной способностью (свыше 2,5 ТБ/с). Это позволяет системе видеть объединённый чип как единое целое, без задержек, характерных для традиционных многопроцессорных конфигураций. В результате M4 Ultra фактически удваивает количество ядер CPU, GPU и NPU по сравнению с M4 Max.

Центральный процессор (CPU)

M4 Ultra оснащается 32-ядерным центральным процессором, состоящим из 24 производительных ядер (Performance cores) и 8 энергоэффективных ядер (Efficiency cores). Производительные ядра работают на частоте до 4,5 ГГц, энергоэффективные — до 2,8 ГГц. Архитектура ядер основана на микроархитектуре Apple Avalanche (производительные) и Apple Blizzard (энергоэффективные), модернизированной для серии M4. По сравнению с M2 Ultra, производительность CPU в однопоточных задачах выросла на 30–35%, в многопоточных — на 50–60%.

Графический процессор (GPU)

Графический процессор M4 Ultra насчитывает 80 ядер (по 40 на каждом кристалле M4 Max). Архитектура GPU — Apple G14G, поддерживающая аппаратное ускорение трассировки лучей (ray tracing), динамическое кэширование и mesh shading. Производительность GPU достигает 18–20 терафлопс (FP32), что сопоставимо с дискретными видеокартами среднего сегмента, такими как NVIDIA GeForce RTX 4070. Поддерживается до 8 дисплеев с разрешением до 8K (7680×4320) через Thunderbolt 4 и HDMI 2.1.

Нейронный процессор (NPU)

Встроенный нейронный процессор (Neural Engine) имеет 32 ядра и способен выполнять до 38 триллионов операций в секунду (TOPS). Это обеспечивает аппаратное ускорение задач машинного обучения и искусственного интеллекта, включая обработку изображений, распознавание речи, работу с большими языковыми моделями (LLM) и генеративные нейросети.

Память и контроллеры

M4 Ultra поддерживает единую унифицированную память (Unified Memory) с пропускной способностью до 800 ГБ/с. Максимальный объём памяти — 256 ГБ (LPDDR5X). Контроллер памяти расположен непосредственно на кристалле, что минимизирует задержки. Чип также включает:

• Контроллер Thunderbolt 4 (4 порта)
• Контроллер USB 4
• Контроллер HDMI 2.1
• Контроллер Wi-Fi 7 (802.11be)
• Контроллер Bluetooth 5.3
• Контроллер PCIe 4.0 (для подключения SSD и других устройств)

Производительность

По данным Apple и независимых тестов (Geekbench, Cinebench, SPEC), M4 Ultra демонстрирует следующие показатели:

• Одноядерная производительность (Geekbench 6): около 3800–4000 баллов
• Многоядерная производительность (Geekbench 6): около 28000–30000 баллов
• Графическая производительность (Geekbench Metal): около 250000–270000 баллов
• Энергопотребление: TDP (термопакет) — 60–80 Вт (в зависимости от нагрузки), максимальное пиковое потребление — до 120 Вт

По сравнению с предшественником M2 Ultra, прирост производительности CPU составляет 50–60%, GPU — 30–40%, NPU — 70–80%. В сравнении с конкурентами (Intel Core i9-14900K, AMD Ryzen 9 7950X, NVIDIA GeForce RTX 4090), M4 Ultra показывает сопоставимую или более высокую производительность в профессиональных приложениях (Final Cut Pro, Logic Pro, DaVinci Resolve, MATLAB, Xcode) при значительно меньшем энергопотреблении и тепловыделении.

Применение

M4 Ultra устанавливается в следующие модели компьютеров Apple:

• Mac Studio (2025) — компактный настольный компьютер для профессионалов. В конфигурации с M4 Ultra доступен с 64 ГБ, 128 ГБ или 256 ГБ памяти.
• Mac Pro (2025) — модульная рабочая станция для задач, требующих максимальной производительности (3D-рендеринг, видеомонтаж, научные расчёты). M4 Ultra является единственным вариантом процессора для этой модели.

Основные сферы применения:

• Профессиональный видеомонтаж и цветокоррекция (8K, ProRes RAW)
• 3D-моделирование и рендеринг (Autodesk Maya, Cinema 4D, Blender)
• Научные и инженерные расчёты (MATLAB, Simulink, Ansys)
• Разработка программного обеспечения (компиляция крупных проектов, работа с LLM)
• Обработка изображений и видео с использованием ИИ (Adobe Photoshop, Topaz Labs, Stable Diffusion)

Критика и ограничения

Несмотря на высокую производительность, M4 Ultra имеет ряд ограничений:

• Отсутствие поддержки дискретных видеокарт. Пользователи не могут установить стороннюю видеокарту (например, NVIDIA RTX) для увеличения графической мощности. Это ограничивает применение в некоторых профессиональных задачах (например, в рендеринге с использованием CUDA).
• Закрытая экосистема. Чип работает только с операционной системой macOS и несовместим с Windows (кроме эмуляции через Parallels Desktop). Это сужает круг потенциальных пользователей.
• Высокая стоимость. Компьютеры с M4 Ultra стоят значительно дороже аналогов на базе x86-совместимых процессоров. Например, Mac Studio с M4 Ultra и 64 ГБ памяти начинается от 4999 долларов США.
• Ограниченная масштабируемость. В отличие от серверных процессоров Intel Xeon или AMD EPYC, M4 Ultra не поддерживает многопроцессорные конфигурации (нельзя установить два чипа M4 Ultra в одну систему).

Сравнение с другими чипами Apple

Источники

• Apple Inc. (2025). «Apple introduces M4 Ultra — the most powerful chip ever created for a personal computer». Apple Newsroom.
• Geekbench 6 Benchmark Database (2025). «Apple M4 Ultra scores».
• AnandTech (2025). «Apple M4 Ultra Deep Dive: Architecture, Performance, and Power».
• TSMC (2024). «3nm Process Technology (N3E)».
• Apple Inc. (2025). «Mac Studio Technical Specifications».
• Apple Inc. (2025). «Mac Pro Technical Specifications».