IntelのNPUについて初心者向けに分かりやすく解説します

NPUを搭載したAI PCなら、ローカルでAI処理を実行することができます。AI処理を行う際にデータをクラウドやインターネット上に送信しないため、個人情報や機密データの漏えいリスクを減らし、プライバシーとセキュリティを守ることができます。

AI PCではクラウドに依存せずにパソコン内部でAI処理を実行するため、通信にかかる時間が不要です。そのため、AIタスクの処理速度が大幅に向上し、画像認識や音声認識のような高い即時性が求められるタスクにおいてもリアルタイムな応答が可能となります。遅延なく処理を完了できるので、ユーザーの満足度を高めることができるでしょう。

従来グラボが搭載されていないパソコンでAI処理を行う際は、CPUがAI処理を実行していました。しかし、処理を行う際にCPUに大きな負荷がかかるため、パソコンの制御やデバイスの管理なども行わなければならないCPUに負荷がかかると、パソコンのパフォーマンスが低下してしまうといった問題がありました。AI PCではNPUがAI処理を担うことでCPUの負荷を軽減し、通常のタスク処理にも余裕が生まれ、よりスムーズな動作が可能になります。

NPUは、AI専用に設計されたハードウエアで、CPUやGPUに比べて効率的にAI処理を実行することができます。これにより、バッテリーの消耗を抑えつつ高い性能を発揮し、モバイル環境でも快適に使用することができます。特にノートパソコンやモバイルデバイスにおいて、低消費電力でAI処理が行える点は重要で、持ち運びや外出先でもAI機能をフルに活用することができ、長時間の使用を可能にします。

TOPSとは、NPUが毎秒どれだけの処理を行うことができるかを数値化したものです。「Tera Operations Per Second」の頭文字をつなげたもので、例えば30TOPSであれば1秒間に30兆回の演算を行う能力を持っているということになります。TOPSの数値が高いほど高速な処理が可能で、高いTOPSを持つNPUなら、顔認識や音声処理などの重いAIタスクでも瞬時にこなすことができるでしょう。

TOPSはNPUの性能を示す重要な指標ですが、これだけではデバイス全体の性能を評価することはできません。処理速度はメモリーやストレージなどのリソースの使用状況、通信速度など複合的な要因によっても変わってきます。TOPSはあくまで処理能力を測る一つの目安とし、パソコンの性能を比較する際はシステム全体の構成も考慮しましょう。

Copilot+ PCを利用するには、いくつかのシステム要件を満たす必要があります。

• NPUの処理能力が40TOPS以上
• メインメモリーは16GB以上
• ストレージは256GB以上のSSD

これらの要件を満たし、かつMicrosoftの認定を受けることができればCopilot+ PCを称することができます。注意したいのはパソコン全体ではなくNPU単体での性能が40TOPS以上という点で、現状はまだ要件を満たすデバイスはそれほど多くはありません。

Copilot+ PCとAI PCの主な違いは、NPUの性能にあります。どちらもNPUを搭載してAI機能を使えることには変わりないのですが、Copilot+ PCはNPU単体で40TOPS以上の処理能力を持っています。これにより一般的なAI PCよりも優れた処理速度と精度を実現しています。

NPUがAI処理に特化したプロセッサーであるのに対し、CPUは、汎用的な処理を行うためのプロセッサーです。CPUは汎用性に優れ、テキスト処理やデータベースの操作など、さまざまな計算タスクに対応することが可能。しかし、AI関連の処理では効率が落ち、処理速度も限定的です。一方、NPUは大量のデータを使った推論やディープラーニングの計算を得意とし、高速かつ省エネで処理することができます。AI処理においては、CPUよりもNPUの方が適した選択といえるでしょう。

GPUは、グラフィック処理を得意とするプロセッサーです。GPUはCPUと比べて圧倒的に多くのコアを持っているため並列処理能力に優れ、単純で大量の作業に適しています。AI処理、特に推論やディープラーニングといった機械学習タスクにおいてもコアの多さは強みとなり、AIタスクを高速に処理することが可能。一方のNPUはAI推論に最適化されており、GPUよりも効率的で省エネな処理を得意としています。

Core Ultraプロセッサーは、Intelの2023年時点での最新アーキテクチャであるMeteor Lakeをベースに設計されています。Meteor Lakeは、AI処理に最適化された設計で、CPUやGPU、NPUといった複数の処理ユニットが統合され、全体的な処理効率を向上させています。新たにNPUが統合されたことにより、AIタスクやグラフィック処理など、複数の異なる処理を並列に高速処理することが可能となりました。

Core UltraプロセッサーにはNPUが統合されており、AI処理をリアルタイムで実行できる能力を備えています。NPUは、AI推論やディープラーニングのタスクを効率的に処理し、従来のCPUやGPUよりも高速かつ省エネで動作します。なお、Meteor Lakeに搭載されているNPUの性能は10TOPSであるため、Copilot+ PCとしての要件は満たしていません。

Core Ultraプロセッサーには、Intel Arc GPUも統合されています。Intel ArcではAIと連携したグラフィック処理により、高精細な3Dグラフィックスやリアルタイムでの映像の処理速度が大きく向上しています。特に3Dレンダリングやリアルタイム映像処理に強みがあり、従来のオンボードグラフィックよりも高い性能を発揮します。

Core Ultraプロセッサーは、ハイブリッド・アーキテクチャを採用しており、効率的に複数のタスクを処理することができます。ハイブリッド・アーキテクチャでは、高性能コア（Pコア）と高効率コア（Eコア）を組み合わせており、負荷に応じて適切に処理リソースを配分します。処理負荷に応じた効率的なタスク分配により、全体的な処理速度が向上しました。

Core Ultraプロセッサーは、Intel AI Boostという機能を搭載し、AI処理時の消費電力を最小限に抑えています。従来のプロセッサーであればAIを活用した顔認識や自動音声認識といったタスクにおける消費電力は大きなものでしたが、AI Boostは必要な時にのみ処理リソースを割り当て、不要な処理を削減することで無駄なエネルギー消費を防ぎます。AI Boostの効率的なAI処理によって消費電力を抑え、バッテリー持続時間を延ばすことに成功しました。

2024年10月時点でのLunar Lakeのラインアップは全部で9種類。高性能モバイルやクリエイティブ用途から、ビジネス、一般消費者向け、省電力モバイルまで幅広く対応しています。

Lunar Lakeは、次世代のモバイルプラットフォーム向けに設計されており、高いエネルギー効率と性能を兼ね備えたプロセッサーです。主な特徴について順番に解説します。

Lunar Lakeプロセッサーは、DRAMをパッケージ上に実装することで、高速なメモリーアクセスを可能としています。また、基板面積が節約されたことにより消費電力の低下にもつながりました。ゲームや高画質な動画再生時にも、フレームドロップが少なく、より快適なユーザー体験が得られるでしょう。ただし注意点として、DRAMは16GBと32GBの2種類しかなく、AIパソコンとしてはやや少なめ。増設もできないため、今後どこまで通用するのか注意しておく必要があります。

Lunar Lakeには、Microsoftが提唱するCopilot+ PCの基準を満たすNPUが搭載されています。高性能なNPUが搭載されることによって、一般的なCPUやGPUよりも効率的にAIタスクを実行することができるようになりました。例えば、リアルタイム翻訳や自動テキスト生成、画像認識など、AIを活用するアプリケーションでスムーズな動作を可能にします。

Lunar LakeプロセッサーのP-Coreは、2000年代から続く従来のHyper-Threading技術を廃止しています。Hyper-ThreadingとはIntelが開発したマルチスレッディング技術で、1つの物理コアを仮想的に2つの論理コアとして動作させることで、並列処理能力を向上させる技術です。Lunar LakeはHyper-Threadingを廃止する代わりにシングルスレッド性能を強化し、スレッドの複雑な管理を省くことでより高いパフォーマンスを発揮します。

Lunar Lakeでは、高性能コア（P-core）と高効率コア（E-core）の両方の性能が向上しています。具体的には、P-coreのLion CoveはMeteor LakeのRedwood Coveよりも動作クロックは低くなったものの、実行ユニットの数は増加しています。また、E-coreについても同じく実行ユニット数は増えており、E-coreのみでも対応可能なワークロードの幅が広がりました。

Lenovo Yoga Slim 7x Gen 9

「Lenovo Yoga Slim 7x Gen 9」はSnapdragon® X Elite X1E-78-100を搭載した超薄型ノートパソコン。搭載しているNPU性能は45TOPSを誇り、Copilot+ PCとして認定されています。従来、Arm系のプロセッサーはシングルスレッドの性能があまり高くないという特徴がありましたが、Snapdragonではシングルスレッド性能が向上し、さらにコア数も12基搭載されておりマルチスレッドでも高い性能を発揮します。

IdeaPad 5x 2-in-1 Gen 9

「Lenovo IdeaPad 5x 2-in-1 Gen 9」はSnapdragon® X Plusを搭載したCopilot+ PCです。最大45TOPSの性能を誇るNPUを搭載し、効率的なAIタスクの処理を実現。長時間のバッテリー駆動を可能としています。14.0型の有機ELディスプレイは光沢があり、鮮やかで美しい映像を楽しむのに適しています。2-in-1のデザインで用途に合わせて自由な使い方ができるのも魅力です。

ThinkPad X1 Carbon Gen 12

「ThinkPad X1 Carbon Gen 12」はインテル® Core™ Ultra 5 プロセッサー 125Uを搭載したAI PCです。Copilot+ PCではありませんが、クリエイティブを含むあらゆる用途で高いパフォーマンスを発揮します。Core Ultra 5はIntel 4（7nm）プロセスで製造されており、従来のプロセッサーよりも低消費電力化を実現。また、内蔵GPUはIntel Arcをベースとしており、ゲーミングにおいても高いフレームレートを期待できます。