一文了解NPU是什么？
時間：2026-02-01 14:24:46
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AI PC浪潮下，NPU成為重要關(guān)鍵字，NPU和CPU、GPU有哪些不同？各科技大廠目前在NPU領(lǐng)域發(fā)展如何？在挑選電腦時，一些消費者會比較各機種的CPU擁有多少個核心，對于電玩游戲較講究的，則偏好搭載GPU的機型，以追求更精致的視覺效果、更流暢的操作體驗。隨著今年邁入“AI PC元年”，各筆記本電腦廠相繼推出自家的AI PC，而廠商在介紹產(chǎn)品效能時，不時會提到“NPU”一詞。究竟NPU是什么，和CPU、GPU有哪些不同？各科技廠目前在NPU發(fā)展又是如何？
CPU、GPU、NPU快速看懂！都是處理器，到底差在哪？
用比喻來解釋CPU、GPU、NPU的差別，可以想像CPU是能力高強的“博士生”，可解決復(fù)雜且多樣的任務(wù)，但只能照順序一次解決一個問題；GPU是一群“數(shù)學(xué)系大學(xué)生” ，擅長加減乘除，可以同時處理大量的運算工作（平行運算）；NPU則是專攻AI運算一技之長的“技職生”，遍布在AI PC、AI手機、智能穿戴等各種裝置中。以下針對CPU、GPU、NPU分別來介紹：CPU 中央處理器（Central Processing Unit）CPU被視為是電腦的“大腦”，負責執(zhí)行作業(yè)系統(tǒng)、應(yīng)用程序運作所需的命令與程序，也是決定程序執(zhí)行速度的關(guān)鍵，不論是瀏覽網(wǎng)頁或處理文書作業(yè)，都會受到CPU效能的影響。英特爾（Intel）及AMD是生產(chǎn)CPU的領(lǐng)導(dǎo)廠商，根據(jù)市調(diào)機構(gòu)Jon Peddie Research報告指出，2024年第一季內(nèi)建顯卡的PC CPU市場，英特爾維持領(lǐng)先地位拿下82%市占率，AMD則是18%。GPU 圖形處理器（Graphics Processing Unit）自1990年代電玩游戲興起，由于游戲畫面同時要顯示成千上萬個像素，每個像素又都有自己的色彩、光線強度及移動變化，原為通用運算設(shè)計的CPU在運算上變得難以負荷。于是，專長于繪圖運算的GPU應(yīng)運而生。在硬件架構(gòu)上，GPU具有數(shù)百至數(shù)千個算數(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic Unit，ALU），得以處理眾多平行執(zhí)行的數(shù)學(xué)運算，加快繪圖渲染、影片編碼解碼等處理，也格外適合執(zhí)行AI的深度學(xué)習(xí)演算法，GPU因而在AI浪潮下大放異彩。NVIDIA是GPU領(lǐng)域的開創(chuàng)者及龍頭，1999年發(fā)售的“GeForce 256”被譽為“世界上第一款GPU”。2007年，英偉達推出便于GPU加速運算的CUDA軟件架構(gòu)。據(jù)研調(diào)公司TechInsights分析，英偉達2023年的資料中心GPU出貨量市占率高達98%，遠超英特爾、AMD等對手。NPU 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（Neural-network Processing Unit）GPU扮演資料中心、AI服務(wù)器不可或缺的要角，不過邊緣運算浪潮下日趨火紅的NPU，則是專門為加速服務(wù)器的AI運算所打造。NPU具有兩大技術(shù)特點：第一個是模擬人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運作方式，同樣擅長平行運算處理，并適當?shù)胤峙湫酒瑑?nèi)的“任務(wù)流”，減少閑置的運算資源。第二個是經(jīng)由“近存儲器運算”（將處理器盡量靠近DRAM，以減少資料的傳輸延遲以及功率消耗）或“存內(nèi)運算”（將簡單的邏輯運算移至存儲器陣列中），實現(xiàn)儲存及運算的一體化，降低運算過程的能耗、加快存取速度，從而提升AI運算的執(zhí)行速度和效率。相較于CPU及GPU，低功耗、高效能的NPU格外適合處理AI推論任務(wù)，包括影像辨識、自然語言處理、物件偵測等應(yīng)用。近年，各大PC及手機芯片廠為提升AI運算能力，紛紛在芯片設(shè)計中納入NPU。
如何決定要使用CPU、GPU或NPU？
CPU、GPU、NPU各有所長，并且相輔相成，對于AI PC、AI手機芯片，通常藉由將三者整合為系統(tǒng)單芯片（SoC）的方式，提高能源效率及效能。英特爾去年發(fā)表Core Ultra芯片（代號“Meteor Lake”）時，便直言“這是40年來PC處理器架構(gòu)上最大的躍進”，因為這是該公司首次將NPU整合到系統(tǒng)單芯片設(shè)計中。NPU專門處理特定的AI工作負載，便可將CPU及GPU用于執(zhí)行其他任務(wù)。芯片大廠高通一篇針對NPU的專文介紹則提到，CPU適合用于低延遲、順序性的小型模型運算，GPU擅長高精準度的圖像處理平行運算，NPU則可透過低功耗達到穩(wěn)定的高性能AI運算，持續(xù)運行LLM（大型語言模型）、LVM（大型視覺模型）等模型。
主要PC、手機芯片廠NPU發(fā)展最新動態(tài)
如果說NPU是AI的專用引擎，TOPS便是衡量這個引擎馬力的單位，根據(jù)微軟對“Copilot+PC”的規(guī)格要求，需符合NPU算力不少于40TOPS的規(guī)格，掀起了新一波PC處理器效能大戰(zhàn)，這也將成為消費者選購AI PC的一大指標。英特爾英特爾即將在今年9月上市的Lunar Lake，NPU算力達到48 TOPS，相較前一代Meteor Lake處理器的11.5TOPS提升3倍。AMDAMD執(zhí)行長蘇姿豐在2024中國臺灣國際電腦展上，展示第3代Ryzen AI處理器，NPU算力高達50 TOPS，在目前的NPU算力競爭暫居領(lǐng)先。根據(jù)AMD秀出的數(shù)據(jù)，其性能表現(xiàn)超越高通Snapdragon X Elite、英特爾Lunar Lake以及蘋果的M4芯片。高通至于在Copilot+PC最早鳴槍起跑、推出首波產(chǎn)品的高通，Snapdragon X Elite的NPU算力則是45 TOPS。高通資深副總裁暨營銷長麥奎爾（Don McGuire）先前接受《數(shù)位時代》專訪指出，即使競爭對手未來推出TOPS更強的NPU，高通仍有產(chǎn)品領(lǐng)先的優(yōu)勢，將會持續(xù)跟微軟合作，提升定制化程度。聯(lián)發(fā)科聯(lián)發(fā)科于2023年底推出的天璣9300，其NPU效能已達到48 TOPS，而今年10月即將發(fā)布的新一代天璣9400，預(yù)期將會更進一步推升NPU算力。蘋果蘋果于今年5月的發(fā)布會中，出乎外界預(yù)料地將新一代M4芯片，首發(fā)于最新的iPad Pro，NPU算力為38 TOPS，尚未達微軟Copilot+PC的40 TOPS門檻。在MacBook筆記本電腦方面，業(yè)界預(yù)期，蘋果將在2024年內(nèi)將MacBook Pro更新到M4系列芯片，至于MacBook Air則因為剛升級至M3芯片不久，預(yù)計需留待明年春季才會更新。
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