Comment Intel fait piétiner les Mac

Antoine Collin |
Club iGen ūüĎĎ

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Après avoir débattu de l'absence des processeurs AMD dans les Mac dans un article précédent, tournons-nous maintenant vers Intel, le choix principal d'Apple depuis le milieu des années 2000. Mais avant de parler de la situation actuelle, un peu d'histoire.

Notre série d'articles sur les processeurs du Mac

Comment fonctionne un processeur

Intel a invent√© le concept de microprocesseur au d√©but des ann√©es 1970, avec le 4004, et son premier processeur ¬ę¬†x86¬†¬Ľ date de 1978. Le nom fait r√©f√©rence au nom de la puce, 8086, et au jeu d'instructions, qui a √©volu√© depuis tout en gardant une r√©trocompatibilit√©.

Le jeu d'instructions est l'ensemble des commandes que le processeur peut exécuter. Il en existe de plusieurs types : x86 (Intel, AMD), ARM (ARM, Apple, Qualcomm, etc.), 68000 (Motorola), PowerPC (IBM, Motorola, Apple, etc.)… Ils évoluent régulièrement, mais gardent généralement une rétrocompatibilité : un processeur récent accepte souvent les programmes écrits pour un ancien CPU avec le même jeu d'instructions.

Au fil des ann√©es, le x86 a √©volu√© sous des marques successives : 80386 (le premier 32 bits), Pentium, Pentium Pro, Pentium 4, Core Duo, Core 2 Duo, Core i7, etc. Nous n'allons pas citer tous les mod√®les ‚ÄĒ ils sont trop nombreux ‚ÄĒ mais il faut retenir une chose : Intel fait √©voluer tr√®s r√©guli√®rement ses puces. Et pour comprendre ce qui se passe actuellement, il faut parler d'architecture, de gravure, de cŇďurs et de fr√©quence.

Processeur Intel Core de 10e génération.

L'architecture, en schématisant, est la base du processeur. Un CPU avec une architecture précise (par exemple Skylake actuellement) va disposer d'une liste d'instructions x86, qu'il va exécuter en un nombre de cycles précis. Le passage dans une nouvelle architecture (par exemple Sunny Cove) va modifier l'agencement interne des unités de calcul, de la mémoire cache, les instructions supportées ou le nombre de cycles nécessaires pour une instruction.

Le but, dans la majorit√© des cas, va √™tre de diminuer le nombre de cycles pour acc√©l√©rer les calculs. Changer d'architecture n√©cessite √©videmment beaucoup de R&D, et les concepteurs de CPU disposent d'autres m√©thodes pour am√©liorer les performances : augmenter le nombre de cŇďurs, augmenter la fr√©quence ou am√©liorer la gravure.

La premi√®re solution n'est efficace que dans une certaine mesure : ajouter des cŇďurs n'a pas d'impact sur tous les usages et augmente la consommation et le co√Ľt du CPU. La seconde a un impact direct sur les performances mais aussi sur la consommation. De plus, la fr√©quence d√©pend en partie de l'architecture 1, ce n'est donc pas un levier totalement efficace.

Enfin, la gravure. On parle de x nm (nanom√®tres) pour indiquer la taille des transistors. Plus la valeur est faible (et donc plus les transistors sont petits), plus la consommation diminue (en th√©orie). Am√©liorer la finesse de gravure permet de mettre plus de transistors sur la m√™me surface (donc plus de cŇďurs, de m√©moire cache, d'unit√©s, etc.) et d'augmenter la fr√©quence (√† consommation √©gale) ou diminuer la consommation (√† fr√©quence √©gale).

En 2005, Apple a utilisé le décrié Pentium 4 dans une carcasse de Power Mac G5. Mais vous n'avez pas pu l'acheter.

Intel n'utilise que deux leviers

Nous l'avons vu dans le premier article sur AMD, il est possible d'utiliser les quatre avanc√©es simultan√©ment : les Ryzen 3000 utilisent une nouvelle architecture (Zen 2), une fr√©quence plus √©lev√©e, plus de cŇďurs (jusqu'√† 16 en grand public) et une gravure plus fine (7 nm au lieu de 12 nm).

Or, depuis 2015, Intel n'exploite que deux leviers¬†: augmenter la fr√©quence et augmenter le nombre de cŇďurs. Pour diverses raisons, comme l'absence de concurrence √† l'√©poque et des choix malheureux dans le monde mobile, le d√©veloppement de nouvelles architectures a √©t√© mis en pause. La seule innovation dans ce domaine date de fin 2019 avec Ice Lake (le nom de la gamme mobile) et son architecture Sunny Cove2.

Vous vous demandez pourquoi Intel n'améliore pas la gravure ? Parce que c'est compliqué. Historiquement, Intel grave ses puces directement, sans faire appel à un fondeur externe comme TSMC, Global Foundries ou Samsung, au contraire d'AMD actuellement, ou d'Apple.

Pendant des années, la société avait une avance confortable sur ses concurrents (jusqu'en 2013 environ) avant de tout perdre rapidement. Le passage du 22 nm (Haswell, Core de 4e génération) au 14 nm (Broadwell, Core de 5e génération) a été horrible pour Intel, avec un rendement très faible.

Pour bien comprendre : les CPU sont fabriqués sur de grands disques de silicium (les wafers) et le rendement est calculé en prenant le nombre de processeurs utilisables à la fin divisé par le nombre de processeurs gravés. Le but, évidemment, est d'avoir un rendement élevé, proche de 100 %.

Or, la gravure en 14 nm n'a jamais √©t√© parfaite, comme les p√©nuries r√©currentes de puces le montrent bien, mais surtout le passage en 10 nm, l'√©tape suivante chez Intel, a subi le m√™me sort. Intel a d√Ľ abandonner son premier CPU en 10 nm (Cannon Lake) et les Core de 10e g√©n√©ration combinent des mod√®les en 10 nm (Ice Lake) et 14 nm (Comet Lake).

Le Core i9 9900KS, fleuron d'Intel, le CPU qui n'aime pas la planète.

Skylake, encore Skylake, toujours Skylake

Vous lirez ou entendrez souvent qu'Intel n'innove plus, et c'est malheureusement en partie vrai. Depuis la sixième génération Core (2015), la base ne change pas. Skylake (qui désigne ici l'architecture et la gamme de processeurs) était une nouvelle architecture qui succédait à Broadwell (un CPU vu dans quelques Mac portables) avec une gravure en 14 nm.

√Ä l'√©poque, le haut de gamme poss√©dait quatre cŇďurs avec une fr√©quence maximale de 4,2 GHz en mode Turbo (le Core i7 6700K), le tout avec un √©ventuel GPU de la neuvi√®me g√©n√©ration (la s√©rie 500). La septi√®me g√©n√©ration (Kaby Lake) n'am√®ne‚Ķ presque rien. La partie CPU ne bouge pas, mais monte (un peu) en fr√©quence : 4,5 GHz dans le Core i7-7700K et ses quatre cŇďurs. Les rares modifications concernent le GPU (s√©rie 600) : il gagne le d√©codage mat√©riel du HEVC en 10 bits et quelques optimisations sur la fr√©quence.

La huiti√®me g√©n√©ration (Coffee Lake)¬†? M√™me chose. On reste en 14 nm, avec une augmentation de la fr√©quence (5 GHz au maximum) et du nombre de cŇďurs (six sur les Core i7). Mais les performances √† fr√©quence identique n'√©voluent pas. Le GPU gagne un petit U dans le nom (par exemple Intel UHD Graphics 630) qui indique juste la prise en charge des DRM (HDCP 2.2).

La neuvi√®me g√©n√©ration, Coffee Lake Refresh, ne change toujours rien. C'est du 14 nm avec une fr√©quence √©lev√©e (5 GHz) et plus de cŇďurs (huit dans le Core i9-9900K). Le GPU, lui, ne bouge pas. Sur cette g√©n√©ration, un gros probl√®me survient : monter la fr√©quence et le nombre de cŇďurs a un impact direct sur la consommation. Un Core i7-6700K avait un TDP (en simplifiant, la consommation maximale) de 91 W, un Core i9-9900KS monte √† 127 W et cette valeur est trop faible pour vraiment profiter du CPU. Il faut d√©brider le TDP ‚ÄĒ ce que les Mac ne proposent pas ‚ÄĒ pour tirer la quintessence du CPU, qui consomme alors plus de 160 W. Nous en arrivons aux dixi√®mes g√©n√©rations (oui, il y en a deux) qui n√©cessitent quelques explications.

Les MacBook Pro 15,4 pouces utilisent tous du Skylake depuis 2016.

Dixi√®me ou dixi√®me¬†? Mon cŇďur balance

Nous venons de le voir, Intel vend grosso modo la même chose depuis 5 ans. Skylake offrait d'excellentes performances en 2015 et offre toujours de bonnes performances en 2020. Mais il y a de la concurrence, que ce soit dans le monde du x86 avec les Zen 2 d'AMD ou dans le monde ARM avec les puces Ax d'Apple.

Le premier essai d'Intel en 10 nm, qui portait le nom de Cannon Lake (architecture Palm Cove), a √©t√© une vraie d√©b√Ęcle. Il s'agissait essentiellement d'un Skylake grav√© en 10 nm avec un GPU qui ne fonctionnait pas (dixi√®me g√©n√©ration) et quelques instructions ajout√©es (AVX-512). Sorti en catimini dans un NUC et dans un PC portable chinois, Cannon Lake a √©t√© rapidement pouss√© sous le tapis, et son √©vocation am√®ne directement un silence g√™n√© chez Intel.

Deuxi√®me essai, Ice Lake. Il s'agit de la vraie dixi√®me g√©n√©ration, que l'on retrouve notamment dans les MacBook¬†Air 2020. Premi√®rement, Ice Lake inaugure une nouvelle architecture (Sunny Cove) qui offre des gains int√©ressants (jusqu'√† 15 % dans certains cas). Deuxi√®mement, le GPU gagne en puissance (64 cŇďurs au lieu de 48 au mieux auparavant), en fonctions et en consommation.

Mais Ice Lake a un souci : la gravure en 10 nm. Intel ne ma√ģtrise pas encore celle-ci et cantonne donc Ice Lake au monde mobile, avec des puces dot√©es de quatre cŇďurs et des fr√©quences conservatrices (4,1 GHz).

C'est l√† que la seconde dixi√®me g√©n√©ration intervient : Comet Lake. Attention‚Ķ roulements de tambour‚Ķ Intel continue de recycler Skylake. C'est du 14 nm, avec le m√™me GPU, le m√™me CPU qu'en 2015 et plus de cŇďurs et de fr√©quence. Comet Lake va monter √† 5,3 GHz et 10 cŇďurs (dans les machines de bureau, 8 cŇďurs en portable), avec √©videmment la consommation associ√©e‚Ķ

Globalement, Comet Lake n'a que peu d'int√©r√™t mais vous n'aurez de toute fa√ßon pas le choix : tous les constructeurs y passeront, Apple compris, ne serait-ce que parce qu'Intel arr√™tera la ¬ę¬†g√©n√©ration¬†¬Ľ pr√©c√©dente.

Dans ce NUC, vous trouverez l'unique processeur Cannon Lake : un Core i3 sans partie graphique.

Les Lake du Connemara

Avant de parler du futur, il faut tout de m√™me √©voquer le fait qu'Intel essaye de proposer des choses int√©ressantes, comme le r√©cent CPU Lakefield. Grav√© avec plusieurs technologies, il combine un cŇďur puissant (Sunny Cove) avec quatre cŇďurs qui consomment peu et offrent des performances faibles (Tremont, vu dans les puces Atom). Cette voie vous semble famili√®re¬†?

C'est normal, c'est celle utilisée par ARM, Apple, Samsung et bien d'autres dans le monde mobile. Maintenant, parlons de ce qui va suivre, et c'est compliqué.

Il faut le répéter : le 10 nm d'Intel n'est pas efficace. Actuellement, les puces en 10 nm tournent à des fréquences significativement plus faibles qu'en 14 nm, et c'est un problème. De façon plus concrète, Sunny Cove (l'architecture des Ice Lake mobiles) ne devrait pas être proposée dans les machines de bureau.

Dans le meilleur des cas, Intel proposera en 2020 la gamme Tiger Lake, avec une nouvelle architecture (Willow Cove) qui amènera le PCI-Express 4.0, une nouvelle génération de GPU (Xe) et quelques améliorations sur la mémoire cache. Les puces Tiger Lake viseront les appareils mobiles mais aussi les ordinateurs de bureau, avec une gravure en 10 nm. En parallèle, un plan de secours en 14 nm (encore) existe : Rocket Lake. Et pour la suite, il y a aussi Alder Lake. Cette famille de CPU, attendue en 2021, ne sera peut-être d'ailleurs pas présente dans les Mac…

Tiger Lake existe d√©j√†. Au moins sur une carte des √Čtats-Unis.

Le probable abandon par Apple

Parlons d'Apple, qui utilise les processeurs d'Intel depuis une quinzaine d'années. Assez logiquement, les problèmes du fondeur ont un impact direct sur les Mac : les portables évoluent assez peu, les machines de bureau encore moins. Le Mac mini coincé sur des puces de 8e génération montre bien le problème : la 9e et la 10e n'apportent pas de gains vraiment intéressants en dehors de quelques MHz.

La question qui se pose reste la m√™me que dans la partie sur AMD : pourquoi rester chez Intel¬†? S√Ľrement d'abord parce qu'Intel est un bon client pour Apple (ou Apple un bon client pour Intel). Apple n'a pas souffert publiquement de p√©nurie, Intel propose de temps en temps des puces un peu modifi√©es pour les machines orn√©es d'une pomme (c'est le cas des r√©cents MacBook¬†Air, dot√©s d'un CPU plus compact) et m√™me si les performances √©voluent peu, elles restent globalement tr√®s bonnes.

AMD fournit une alternative tout à fait valable en 2020, mais passer chez le concurrent n'amènerait pas une vraie révolution. De plus, et cet argument est tout aussi valable que pour un passage chez AMD, les rumeurs sur une transition vers des puces ARM sont récurrentes.

Abandonner un partenaire de longue date pour un autre alors m√™me que le x86 (au sens large) pourrait dispara√ģtre des Mac semble √©tonnant. Nous allons nous arr√™ter ici pour vous donner rendez-vous dans une troisi√®me partie qui sera d√©di√©e aux puces ARM et aux choix possibles d'Apple. Mais la chose √† retenir de ce long article, c'est que l'absence de mise √† jour de certains Mac et l'√©volution assez faible des performances ces derni√®res ann√©es vient de mauvais choix d'Intel, qui n'avait pas anticip√© le retour d'AMD ni la mont√©e en puissance des CPU de type ARM‚Ķ

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  1. Au début des années 2000, Intel a suivi une voie un peu particulière avec le Pentium 4. L'architecture était optimisée pour une haute fréquence, au détriment de l'efficacité. Malheureusement, Intel a foncé dans un mur : la consommation, qui a limité la fréquence en pratique.  ↩

  2. Architectures et noms de code désignent parfois la même chose. Skylake fait référence autant à la sixième génération de Core qu'à l'architecture, par exemple.  ↩


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avatar heero | 

Après on a critiqué car il y avait la guerre au gigahertz lors des pentium maintenant on critique sur le nombre de core, il faudra à un moment donné bien se rencontre compte qu’il y aura d’office un ralentissement, ça ne pourra pas être exponentiel indéfiniment

avatar fabricepsb71 | 

Tout soudé, tout collé, tout fin
Le piétinement à la sauce Apple
Les problèmes ne proviennent pas tous forcément de l'extérieur

avatar melaure | 

C'est un autre problème, mais ils ont un point commun, la course à la rentabilité et à la marge dans laquelle excelle Cook. Et ce n'est jamais bon pour l'utilisateur ...

avatar malcolmZ07 | 

@melaure

Pour une fois d'accord avec toi , mais je ferais exactement le même dans sa position. Et c'est ce que j'ai fait dans tous les postes que j'ai eu ..

avatar oliverberard | 

H√Ęte de lire la suite merci @MacG

avatar debione | 

Deux question me turlupinent cependant:
-Pourquoi Apple tient mordicus au couple Intel-Amd, car actuellement les macs seraient mieux sous Amd-Nvidia, voir les test réalisée et relayé aussi ici sur le Mac Pro qui se fait manger tout cru par des configs bien moins cher mais sous Amd-Nvidia, c'est quoi des contrats de 10 ans pour faire baisser les prix?

-Les ARM actuel d'Apple sont gravés en 5nm il me semble... Intel grave 2 fois plus épais... Cela ne veut-il pas sous entendre aussi que les possibilité d'ARM Apple sont nettement moins grande? Et de fait seront très limité dans les possibilités d'évolution futur, la ou Intel a encore une sacrée marge d'amélioration?

avatar malcolmZ07 | 

@debione

Ils ont des liens très étroits avec amd , ils attendaient peut être de voir le produit final ? Peut être qu'ils doivent revoir l'architecture de leur machine et réécrire le système (virtualization et bcp d'autres programme ne fonctionnent pas sous amd hackintosh).
Il y aussi le contrat avec intel comme tu as dit.

Je vois aucune, mais vraiment aucune raison de rester sous intel. AMD bouffe tout cru intel sur tous les segments niveau puissance et consommation

avatar Valiran | 

Apple a sa part de faute aussi, les macbook pro sont trop fins, ne refroidissent pas assez.
Les GPU AMD on en parle? Ça fait quoi, 5 ans qu'on se tape du AMD en GPU? Alors qu'ils sont a la traine face à nvidia.

avatar Krysten2001 | 

@Valiran

C‚Äôest une blague l√† j‚Äôesp√®re ?ūü§£ūüė¨

avatar jeromewebnet | 

Chez intel l interprétation des jeux d instructions et la fiabilité et bien supérieure a Amd donc apple est pas pret passer chez amd quand on voit le temps qu il leur a fallu pour stabiliser deja le software , c est difficile de maitriser le hardware et le software .....

avatar chhavi ydv | 

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