NPUとは 端末の中でAIの推論を少ない電力でこなす専用の回路
NPUは、端末の中でAIの推論を少ない電力で行うための専用の回路です。マイクロソフトは2024年5月に、1秒に40兆回超の演算(40TOPS超)ができる半導体を載せたパソコンを「Copilot+ PC」と名付けました。
- NPUは、AIの推論で大量に出てくる掛け算と足し算を、決まった形で速くこなす専用の回路です。
- CPUやGPUで同じ計算をするより電力が少なく済み、電池で動く端末に向きます。
- 性能はTOPS(1秒あたりの兆回の演算)で表すことが多く、Snapdragon XシリーズのNPUは45TOPSです。
- マイクロチップは2026年9月に、機器の中でAIを動かすプロセッサーのHailoの買収を終えました。
NPU(Neural Processing Unit)は、AIのモデル、とくにニューラルネットワークの計算を受け持つ専用の回路です。スマートフォンやノートパソコンのSoCの中に、CPU、GPUと並んで載っています。写真の加工、音声の文字起こし、通話の雑音の除去、画面の内容の要約などを、クラウドに送らずに端末の中で処理します。
掛け算と足し算を並べて流す
ニューラルネットワークの推論は、数の表(行列)どうしの掛け算と足し算の繰り返しです。NPUは、掛け算と足し算をする小さな計算器を格子の形に大量に並べ、データを流し込むと一度に多くの計算が進むように作ります。計算に使う数の桁を8ビットや4ビットのように少なくし、回路と電力を節約するのも特徴です。
CPUはどんな処理もこなせる代わりに、この種の計算では効率が落ちます。GPUは並列の計算が得意ですが、画面を描く機能なども持つため、端末の中で常に動かすには電力が大きくなりがちです。NPUは用途を絞った分、電力あたりの性能を高められます。
| 回路 | 得意なこと | AIの計算での位置づけ |
|---|---|---|
| CPU | 順番に進む処理、何でもこなす | 小さなモデル、制御 |
| GPU | 画像や大量の並列の計算 | 重い処理を短時間で |
| NPU | 決まった形の行列の計算 | 常に動かす処理を少ない電力で |
パソコンの条件になったNPU
マイクロソフトは2024年5月20日、AIの機能を端末の中で動かすパソコンの区分「Copilot+ PC」を発表しました。40TOPS超の演算ができる半導体を載せることを打ち出し、最初の製品にはクアルコムの「Snapdragon X Elite」と「Snapdragon X Plus」を使いました。Snapdragon XシリーズのNPUは1つのSoCで45TOPSです。製品は6月18日に発売され、インテルとAMDの半導体を使う機種も後から加えるとしました。
各社の工夫
アップルは2026年3月に出した「M5 Pro」と「M5 Max」で、GPUの各コアにAIの計算用の回路(Neural Accelerator)を1つずつ入れました。GPUでのAIの計算の最大性能が前の世代の4倍超になったとしています。米マイクロチップ・テクノロジーは9月17日、カメラなどの機器の中でAIを動かすプロセッサーを作るHailoの買収を終えました。
関連する用語
- TOPS:1秒に何兆回の演算ができるかを表す単位。計算の桁数の条件で値が変わる。
- 推論:学習を終えたAIのモデルを使って答えを出す処理。
- SoC:CPU、GPU、NPUなどを1チップにまとめた半導体。
マイクロチップは、10〜12月期の売上を15億7,300万〜16億3,800万ドルと見込んでいます。
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