英特爾、AMD等第三方處理器供應(yīng)商及蘋(píng)果等自研處理器廠商均表示將在2024年推出搭載NPU的電腦處理器。與此同時(shí)，如何在電腦處理器中發(fā)揮出NPU的最大功效，也成為了業(yè)內(nèi)熱議的話題。

集成了NPU的第14代酷睿Ultra移動(dòng)處理器(圖片來(lái)源：英特爾)

　　NPU將在AI PC落地生花

　　據(jù)了解NPU可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算的特點(diǎn)，通過(guò)軟件或硬件編程，實(shí)現(xiàn)多種特定用途的網(wǎng)絡(luò)功能。相比傳統(tǒng)CPU和GPU，NPU能夠以更高的效率、更低的功耗執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。相比FPGA，NPU更具成本優(yōu)勢(shì)。業(yè)內(nèi)專家告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，F(xiàn)PGA雖然也在靈活性和可編程性方面有優(yōu)勢(shì)，但主流FPGA芯片的制程節(jié)點(diǎn)通常在14nm～45nm之間，而NPU的制程節(jié)點(diǎn)往往在10nm以下，更加適合小型、低功耗的PC、手機(jī)等消費(fèi)級(jí)設(shè)備。

各類型AI芯片對(duì)比(數(shù)據(jù)來(lái)源：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息整理)

　　在軟件方面，NPU具備與主流軟件兼容性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。“NPU能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的接口，如OpenCL、CUDA、OpenVX等與AI框架交互，輕易集成到不同的軟件環(huán)境中。因此NPU通常與主流的AI框架和軟件棧有更好的兼容性，使開(kāi)發(fā)者更容易利用這些硬件加速器。”業(yè)內(nèi)專家表示。

　　2017年，華為最先將NPU處理器集成到手機(jī)CPU中，使得CPU單位時(shí)間計(jì)算的數(shù)據(jù)量和單位功耗下的AI算力得到顯著提升，讓業(yè)內(nèi)看到了NPU應(yīng)用于終端設(shè)備的潛力。隨著AI應(yīng)用越來(lái)越廣泛，PC用戶對(duì)于AI能力的需求也在增加，業(yè)內(nèi)開(kāi)始嘗試將NPU集成到PC中。這不僅可以讓用戶在本地進(jìn)行AI模型的訓(xùn)練和推理，不必依賴云端的計(jì)算資源，還支持用戶根據(jù)自己的需要進(jìn)行模型的訓(xùn)練和優(yōu)化，符合當(dāng)前軟件和服務(wù)的個(gè)性化、定制化發(fā)展趨勢(shì)。

　　目前來(lái)看，各家處理器供應(yīng)商對(duì)內(nèi)置NPU的電腦處理器表示出極大的興趣，紛紛推出相關(guān)產(chǎn)品。英特爾在近期發(fā)布了內(nèi)置NPU的第14代酷睿Ultra移動(dòng)處理器。英特爾官方表示，2024年，將有230多款機(jī)型搭載酷睿Ultra。蘋(píng)果將在2024年發(fā)布搭載M3處理器的MacBook，并透露其M3處理器的NPU性能相較于M1提升了60%。AMD首次加入獨(dú)立NPU的銳龍8040處理器將于2024年初正式發(fā)布。AMD表示，加入NPU后，處理器的大語(yǔ)言模型性能提升了40%。

內(nèi)置NPU的AMD銳龍8040處理器(圖片來(lái)源：AMD)

　　業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，未來(lái)“CPU+NPU+GPU”的組合將成為AI PC的算力基座。CPU主要用于控制和協(xié)調(diào)其他處理器的工作、GPU主要用于大規(guī)模并行計(jì)算、NPU專注于深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算。三種處理器協(xié)同工作可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高AI計(jì)算的效率和能效比。

　　消費(fèi)級(jí)高端PC將率先采用

　　在未來(lái)的PC發(fā)展中，NPU作為AI計(jì)算的核心部件將會(huì)在PC上得到廣泛應(yīng)用，高端產(chǎn)品線用戶將率先嘗鮮。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，在PC處理器中集成NPU需要一定的技術(shù)和資源投入，而這也會(huì)導(dǎo)致成本上升。因此NPU在發(fā)展前期會(huì)集中在消費(fèi)級(jí)PC的高端產(chǎn)品線。

　　“目前搭載NPU的處理器主要集中在消費(fèi)級(jí)PC上。這是由于消費(fèi)級(jí)PC用戶的需求和使用場(chǎng)景相對(duì)靈活，對(duì)產(chǎn)品性能、功能和使用體驗(yàn)的重視程度超過(guò)了對(duì)可靠性和使用壽命的關(guān)注。因此，消費(fèi)級(jí)PC廠商通常更愿意嘗試新技術(shù)。而企業(yè)用PC對(duì)可靠性和使用壽命的要求更加嚴(yán)苛，用戶更傾向于采用已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，NPU在企業(yè)級(jí)PC的應(yīng)用會(huì)晚一些。”業(yè)內(nèi)專家向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示。

內(nèi)置NPU的聯(lián)想小新Pro16 AI超能本

　　以英特爾最新發(fā)布的兩款A(yù)I PC處理器為例，英特爾針對(duì)企業(yè)級(jí)PC用戶的第五代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器中，既沒(méi)有采用最新工藝制程，也沒(méi)有集成NPU，而是穩(wěn)打穩(wěn)扎繼續(xù)沿用CPU處理器，并依舊采用較為成熟的Intel 7工藝制程。而在針對(duì)消費(fèi)級(jí)的酷睿Ultra處理器中，不僅采用了最新的Intel 4制程，還首次在處理器中加入了NPU。

　　用好NPU不能光靠堆積

　　NPU的使用難點(diǎn)在于如何能釋放出有效的算力。英特爾公司中國(guó)區(qū)技術(shù)部總經(jīng)理高宇表示，想讓NPU充分發(fā)揮性能，不能光靠堆積來(lái)實(shí)現(xiàn)，而要了解NPU的理論算力和實(shí)際應(yīng)用算力。在此基礎(chǔ)上，再對(duì)現(xiàn)有的編程模型進(jìn)行優(yōu)化，使其更好地適應(yīng)NPU的并行處理架構(gòu)。這需要開(kāi)發(fā)者和工程師深入了解NPU的工作原理和特性。除了編程模型優(yōu)化外，還需要對(duì)硬件設(shè)備本身進(jìn)行優(yōu)化，例如散熱、功耗管理等。這些因素都會(huì)影響到NPU的實(shí)際性能和算力。

　　為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)NPU在AI PC中的普及并釋放出有效算力，還需要建設(shè)針對(duì)NPU的生態(tài)。“為了推動(dòng)NPU在PC領(lǐng)域的發(fā)展，還需要建立一個(gè)完善的生態(tài)系統(tǒng)，包括硬件供應(yīng)商、軟件開(kāi)發(fā)者、PC應(yīng)用廠商等。當(dāng)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)變得健康、活躍，NPU技術(shù)才能得到更好的發(fā)展。”業(yè)內(nèi)專家說(shuō)。

　　作者：沈叢　　來(lái)源：中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)