NPUの特徴とCPU、GPUとの違い
NPUは「Neural Processing Unit（ニューラル・プロセッシング・ユニット）」の略称で、ニューラルネットワーク（人間の脳の働きを模範とした機械学習モデル）を処理するためのプロセッサです。AIのタスクを効率的に処理する設計のため、高速かつ低消費電力でAI処理を実行できます。例えば、リアルタイムでの画像認識や音声分析、自然言語処理などに効果を発揮し、AIアプリケーションの機能向上に寄与しています。
通常、コンピュータの汎用的な演算処理はCPU、画像処理はGPUが実行しています。CPUはデバイスの頭脳にあたる装置で、処理が速いほどデバイスは快適に動作します。これまではCPUがAI処理を実行していましたが、大きな負荷がかかるため、PCのパフォーマンスが低下するといった問題が生じました。NPUがAI処理を担うことで、CPUの負荷を軽減し、アプリケーションの遅延を抑え、よりスムーズな動作が可能になります。NPUはCPUに内蔵されるかたちで実装されています。
では、NPUは画像処理を実行するGPUとは何が違うのでしょう。NPUとGPUでは活躍する領域が異なり、相互補完的な関係にあります。
GPUは大量のコア（計算ユニット）を活用した大規模な並列処理によって、高度な画像処理が可能で、サーバー側でのAI学習にも適しています。ChatGPTなどの生成AIは、専用のデータセンター（クラウド）で大量のGPUによってAI学習を行っています。計算負荷が高いため、消費電力も大きくなります。このため、発熱しやすく冷却に多くの電力を要することがデメリットとなり、モバイル端末などには不向きです。
一方、NPUはスマートフォンやPCなど端末側（オンデバイス）でのAI推論に特化した処理を行っています。AI推論とは、既に学習したAIモデルを用いて結論や出力を導くプロセスのことです。GPUに比べて扱うデータ量も少なく計算もシンプルで、小規模かつ低消費電力になります。NPUを活用することで、GPUの負荷を軽減することができます。NPUとGPUが分業することで、画像や動画のAI生成時に、グラフィック性能の向上効果が期待されます。
【NPU（ニューラルネットワーク処理装置）】
ニューラルネットワークに最適化されたプロセッサ。PCやスマートフォンなど端末側でAI処理（推論）を実行する。高速かつ低消費電力で、AIのタスクを効率的に処理する。
【CPU（中央演算処理装置）】
コンピュータの計算や制御に特化したプロセッサ。連続的な演算処理に長け、PC内の幅広い処理や計算を実行する。
【GPU（画像処理装置）】
画像処理に特化したプロセッサ。画像を描写するために必要な並列的な演算処理に優れている。データセンター（サーバー）側でのAI処理（学習）を担う。
NPUを活用する「AI PC」とは
NPUを搭載したPCを「AI PC」といいます。2023年、半導体メーカーのIntelがCPU・GPU・NPUを統合したプロセッサ「Core Ultra」を発表し、合わせて「AI PC」という概念を提唱しました。
AI PCは、データセンターに接続することなく、ローカル環境（エッジ側）でのAI処理が可能なため、エネルギー効率が高く消費電力を軽減できるメリットがあります。また、クラウドに情報をアップロードする必要がないため、プライバシー保護の強化や低遅延の実現にも寄与します。
一方で、デメリットもあります。NPUはニューラルネットワーク処理に特化され、それ以外の用途には最適化されていません。CPUなどに比べると汎用性は劣ります。また、NPUは高度な半導体製造技術であるため、搭載されたAI PCは価格が高くなる傾向にあります。ただし、NPUはまだ新しい技術であり、普及が進めば、手頃な価格になることが期待されます。
PCメーカー各社からCore Ultra搭載のデバイスが発売される中、MicrosoftがAI PCの新たなプラットフォームとして「Copilot+PC」をリリースしました。
従来のAI PCとの違いは、NPUの性能が高く、AI処理性能が強化されたことです。Copilot+ PCでは40TOPS（毎秒40兆回の処理が可能）以上のNPUが搭載され、合わせてメモリーやストレージも高スペックとなっています。そして、過去に使ったデータを瞬時に探せる「リコール」、自分のイメージ通りの画像を生成できる「コクリエイター」など、NPUが必須の高度なAI機能が組み込まれています。今後も新たな機能が追加される可能性があるので、慎重にCopilot+ PCの動向に注視する必要があります。
AI PCを選ぶポイント
現時点では、AI PCのユーザーの割合は少なくNPU対応アプリも不十分です。Copilot+ PCには独自の機能がありますが、価格は高めです。AI PCの購入を検討するなら、まず「どのような用途で使いたいのか明確にする」ことです。
NPUのスペックを十分に活用しない場合は、高額なCopilot+ PCにこだわる必要はありません。必要な性能と価格のバランスを見極めながら、製品を選ぶことが重要です。
メーカーと機種もチェックしましょう。多くのメーカーがNPUを製造しており、それぞれ、速度性能や消費電力に差があります。NPUメーカーやPCメーカーの特性を把握して、求める性能の機種を選ぶことをお薦めします。
