AMDのNPUについて初心者向けに分かりやすく解説します

NPUは、AI処理に特化したプロセッサーです。CPUやGPUとは回路構造が異なり、AIの演算に最適化された構造を持っています。データの並列処理能力が高く、専用の演算ユニットで高速なAI処理ができるのがNPUの特徴。NPUを搭載することにより、NPU非搭載の従来のパソコンよりも複雑なAIモデルを高速で実行することが可能となっています。

NPUを搭載していない従来のパソコンでは、AI処理は主にCPUが行っていました。しかし、その場合はCPUに多大な負荷がかかるため、CPUが管理・制御しなければならない他の処理に対する能力が低下してしまうという問題がありました。NPUは大量の並列演算を効率的に処理するため、CPUの負担を大幅に減らすことが可能。CPUの負荷を軽減した分、パソコン全体のパフォーマンスが向上し、よりスムーズな動作ができるようになりました。

AI処理は従来、多くの電力を必要とする作業でした。しかし、NPUは高効率な演算処理を得意とし、低消費電力でのAI処理を可能としています。これにより、タブレットやノートパソコンのようなモバイルデバイスでもバッテリーの消費を抑え、高性能を維持しつつも長時間の利用が可能となりました。近年では画像や音声などの処理において、ノートパソコンやスマホなどでもAIの活用が広がっています。

NPUは、クラウドに依存せずにエッジAIを利用することが可能。エッジAIとは、一部クラウドを利用することはあっても、ユーザーの手元にある端末で推論を行うタイプのAIのことをいいます。これにより、ローカルでのAI処理が迅速に行われ、低遅延でリアルタイムなAI処理が可能となりました。また、AI処理を行う際に一々データをクラウド上へ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も図ることができます。

Copilot+ PCを称するためには Windows 11 の最小システム要件に加え、次のハードウエア要件を満たしてMicrosoftの認定を受ける必要があります。

• 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

高性能なグラボを搭載したゲーミングPCなどであれば、パソコン全体として40TOPS以上の性能を発揮するモデルはあるでしょう。しかし、Copilot+ PCではNPU単体としての性能が40TOPS以上であることが求められています。この条件を満たすモデルはまだあまり多くないのが現状です。

2024年10月時点では、Copilot+ PCの認定を受けているのはQualcommのSnapdragon X Elite/Plusを搭載したパソコンのみとなっています。Snapdragonプロセッサーは、高いAI処理能力と低消費電力を兼ね備えているため、以前からAndroidのスマホで広く採用されてきました。モバイル環境において最適化されたSnapdragonは、モバイル端末向けのAI処理が可能なプロセッサーとして高い評価を得ています。

AMDは2024年7月末に「Ryzen AI 300」シリーズを発表しました。このプロセッサーにはNPUが搭載されており、性能は最大50TOPSとも言われています。Ryzen AI 300シリーズを搭載したパソコンは既に販売されていますが、2024年10月時点ではRyzen AI 300シリーズを搭載したパソコンでCopilot+ PCとして認定されているモデルはまだありません。

NPU以外のメモリーやストレージといったシステム要件を全て満たしていても、Microsoftが認定しなければCopilot+ PCと称することができないのです。これらのモデルは2024年11月以降に順次認定されていく見込みとなっています。

リコール機能とは、パソコンに表示されたコンテンツを自動的に記憶し、後から履歴を検索することができる機能です。ユーザーは過去の作業内容を履歴から簡単に呼び出すことができ、作業効率の向上が期待できます。必要な情報をすぐに見つけることができれば、無駄な作業を減らすことができるでしょう。また、AIの力を借りて、過去の作業内容を分析し、次のステップを提案することも可能です。

コクリエーター機能は、ユーザーがAIと共同でクリエイティブなコンテンツを作成するためのツールです。ペイントに搭載される生成AI機能で、ユーザーはイラストとプロンプトを入力することで、AIがユーザーの指示にしたがってコンテンツを生成します。さらに、それをベースにより洗練された成果物を作り上げることができるため、クリエイターが手間や時間をかけずにアイデアを形にするのに役立ちます。

ライブキャプションは、パソコンから出力される音声をリアルタイムでテキストに変換する機能です。音声が自動的にテキストに変換されるため、言語の壁を超えた会議を行うことや、動画の内容を視覚的に確認することができます。現状ではまだ日本語に対応していませんが、今後アップデートされていけば会議やプレゼンテーションの内容をテキストとして記録するのにも役立ちそうです。

Windows スタジオ エフェクトは、AIを活用したビデオやオーディオのエフェクト機能です。ビデオ通話や会議を行う際に、背景をぼかしたりノイズリダクションなどを自動的に適用することが可能。自宅やカフェなど背景が気になる場合でも余計なものが映り込む心配がなく、ユーザーのプライバシーを確保することができます。また、音声のノイズを低減する機能もあるため、外部の雑音を除去してクリアな音声で会話することができます。

リスタイル イメージ機能は、画像のスタイルをAIが自動的に変更してくれるツールです。例えば、写真をアート風に変換したり、特定のフィルターを適用することで、デザインに統一感を持たせることができます。既存の画像の雰囲気やテクスチャを瞬時に変えられるので、短時間で質の高いデザインを完成させることが可能。デザインの幅が広がり作業の効率化を期待できます。

Copilot+ PCは最新のハードウエアとソフトウエア技術を搭載しているため、古いアプリケーションが動作しない可能性があります。2024年10月時点ではCopilot+PCに搭載されているプロセッサーであるSnapdragon X Elite/Plusは、IntelやAMDとは異なるアーキテクチャで製造されています。古いアプリはたとえのエミュレーターを使用しても正常に動作しない可能性があるため、Copilot+ PCを購入する場合は事前に互換性をチェックしておきましょう。

AI対応のアプリは、現時点ではまだ少ないのが現状です。Copilot+ PCはAI処理に特化した性能を持つ一方で、対応アプリのラインアップがまだ限られています。せっかくパソコンの性能が高くても、実際に処理を行うためのアプリが無ければAI機能を使うことはできません。AIアプリの開発は進んでおり、今後の数年間でより多くのアプリを利用できるようになることが予想されていますが、現時点ではまだその性能をフル活用できないかもしれません。

Copilot+ PCは高性能なハードウエアを搭載しているため、価格は比較的高めに設定されています。特に最新のNPUが搭載されているモデルは、他のパソコンと比較してもかなりの価格差があります。高性能なパソコンは今後数年に渡って新しいAIアプリに対応できる性能を持つため、長期的にはコストパフォーマンスが高いとも言えるかもしれません。しかし、現時点ですぐに生成AIなどを利用したい人は、NPUよりもグラボを搭載したゲーミングPCやクリエイター向けPCなども検討してみると良いでしょう。

Ryzen 7040シリーズは、2023年1月に発表されたノートパソコン向けのAPUです。このシリーズから新たにRyzen AIエンジンが搭載されています。Zen 4アーキテクチャを採用し、6nmプロセスで製造。省電力性と高性能のバランスが取れているシリーズです。モバイル向けとして省電力な設計が施されており、バッテリー寿命の延長や冷却性能の向上が図られています。モバイル環境での生産性向上が期待できるでしょう。

AMDのRyzen 8040シリーズは、2023年12月に発表されたモバイル向けプロセッサシリーズです。AMDのZen 4アーキテクチャをベースにしており、一部のモデルではRyzen 7040シリーズと同じくNPUを搭載。7040シリーズをさらに強化したモデルとなっており、より高度なAI処理が可能です。ゲームやクリエイティブ作業にも対応でき、AIを活用した画像処理や動画編集でも性能を活用することができるでしょう。

Ryzen AI 300シリーズは、Ryzen 9のグレードに相当するハイエンド向けのチップ。2024年7月に発売され、Copilot+ PCの要件を満たすノートパソコン向けのSoCとして注目を集めています。ここではRyzen AI 300シリーズの特徴について解説します。

● CPUコアはZen 5アーキテクチャ

Ryzen AI 300シリーズのCPUコアは、最新のZen 5アーキテクチャを採用しています。これは、前世代のZen 4からさらなる性能向上を遂げ、効率的な並列処理と電力効率を実現しています。Zen 5では、マイクロアーキテクチャの大幅な改善により、クロックあたりの命令実行数（IPC）を増加させ、マルチコア処理能力が強化されています。また、低電力消費にも注力しており、省エネ性とパフォーマンスのバランスを取る設計となっています。

● GPUコアはRDNA 3.5アーキテクチャ

Ryzen AI 300シリーズには、AMDの最新GPUアーキテクチャであるRDNA 3.5が採用されています。このアーキテクチャは、ゲームやグラフィックス処理において圧倒的なパフォーマンスを発揮します。リアルタイムレイトレーシングやAIベースのレンダリング技術をサポートし、視覚的な品質を向上させつつ、効率的な電力消費を実現しています。ゲームにおいては美しいグラフィックスと滑らかなフレームレートを提供し、クリエイティブ用途ではよりスムーズな作業を期待できるでしょう。

● XDNA 2のNPUで50TOPSの最高性能

Ryzen AI 300シリーズに搭載されているNPUは、AMD独自のXDNA 2アーキテクチャに基づいて設計されており、最大50TOPSの処理性能を誇ります。50TOPSという高い処理能力には複数のAIタスクを同時に処理することも可能で、ビデオ会議中のノイズキャンセリングや背景処理など、複雑なAI処理をリアルタイムで実行することができます。

Ryzen AI 300シリーズの型番は、性能や機能を識別するための指標となっています。型番を理解することで、自分に合った製品を簡単に選択できるようになるでしょう。

例えば、「Ryzen AI 9 HX 375」といった型番の場合、「9」はブランドレベルを表し数字が高いほど高性能であることを意味します。続く「HX」はハイパフォーマンスであることを意味し、薄型設計のゲーミングノートに搭載される「HS」などと区別されています。「375」の「3」はシリーズ番号を示し、次の「75」はモデルを特定する番号となっています。

Intelの次世代Core Ultraの中で、2024年9月に正式発表されたのが開発コードネーム「Lunar Lake」です。Lunar LakeはNPU単体で48TOPSの性能を誇り、Copilot+ PCの要件を満たしています。CPUは、それぞれ4つのPコアとEコアを持ち、最新のLion CoveおよびSkymountアーキテクチャを採用。AIワークロードを最適化し、高いパフォーマンスを発揮します。

QualcommのSnapdragon X Eliteは、パソコン向けに設計された高性能なArmベースのプロセッサーです。NPUは単体で最大45TOPSのAI演算能力を持ち、リアルタイムでのAI処理や機械学習タスクに適しています。また、CPUは最大12コアの構成で、高効率かつ高性能な処理能力を発揮。他のパソコン向けArmプロセッサーに比べ、シングルスレッドおよびマルチスレッド性能が優れています。