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NPU

NPU(Neural Processing Unit,神经网络处理器)是专门设计的半导体芯片,只用于以高速度、低功耗处理人工神经网络计算。可以把它看作专门用来运行 AI 模型的“专用计算器”。

关于这个术语
难度
入门 · 写给初次接触者的核心概念
加入时间
2026-10-08
通俗解释 如果说 CPU 是什么都能做的万能厨房,NPU 就是专门快速大批量制作一道菜的专业生产线。做这道菜非常快,但一旦换菜单(需要新类型的计算),它就不如万能厨房灵活。

工作原理

AI 模型的计算大多是把数字相乘、相加的操作重复极多次。NPU 在芯片内铺满了这类乘法和加法单元,并让它们同时运转。它还常常用精度稍低的数字(量化后的数字)进行计算,以提高速度、节省电力。与通用芯片 CPU 或起源于图形处理的 GPU 不同,其关键在于电路从一开始就只为神经网络计算而设计。

为什么重要

AI 模型的使用场景正从数据中心扩展到智能手机、笔记本电脑、汽车、摄像头等。这些设备受电池和发热限制,难以装入耗电量大的芯片,因此能以低功耗运行 AI 的 NPU 成为端侧 AI 的核心部件。在数据中心,为了减少对 GPU 的依赖、降低成本,打造推理(inference)专用 NPU 的公司也在增加。这也与各国扶持本国 AI 芯片的主权 AI 趋势相呼应。

注意事项

NPU 在不同公司有不同名称(TPU、AI 加速器等),结构也各不相同,因此它并不指某一种标准产品。由于针对特定计算做了优化,出现新型模型时,软件支持可能跟不上,导致无法充分发挥性能。因此,开发工具和软件生态与芯片本身的性能同样重要。此外,从零开始训练大规模模型的工作仍主要由 GPU 承担,NPU 更多用于运行已训练模型的推理环节。

示例

如今推出的智能手机和被称为“AI PC”的笔记本电脑,都在 CPU、GPU 之外配备了 NPU,可在不联网的情况下于设备内完成照片修饰、语音识别、实时翻译等功能。本站收录的新闻中有一则报道称,韩国企业 Mobilint 自主设计的 NPU 将搭载于世界号(Nuri)运载火箭第五次发射的副载荷卫星进入太空,这是在电力和重量受限的卫星上进行 AI 计算的尝试。另有报道称,AMD 正在推进将自家 CPU、GPU 与韩国国产 NPU 结合的异构基础设施,可见混用多种芯片的配置也在增多。

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