電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）NPU是一種專門(mén)為人工智能（AI）計(jì)算設(shè)計(jì)的處理器，主要用于高效執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的運(yùn)算（如矩陣乘法、卷積、激活函數(shù)等）。相較于傳統(tǒng)CPU/GPU，NPU在能效比和計(jì)算速度上更具優(yōu)勢(shì)，尤其適合移動(dòng)設(shè)備、邊緣計(jì)算和嵌入式AI場(chǎng)景。

NPU有幾大核心特點(diǎn)：其一是專用架構(gòu)，針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算優(yōu)化，支持并行處理大量矩陣運(yùn)算（如INT8/FP16低精度計(jì)算），典型操作包括卷積、池化、注意力機(jī)制（Transformer）等；其二是高能效比，相比GPU，NPU的功耗更低，適合手機(jī)、IoT設(shè)備等對(duì)續(xù)航要求高的場(chǎng)景；其三是低延遲，專為AI推理（Inference）和訓(xùn)練（Training）優(yōu)化，減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)開(kāi)銷；其四是異構(gòu)計(jì)算，常與CPU、GPU、DSP等協(xié)同工作（如手機(jī)SoC中的“AI引擎”）。

NPU廣泛應(yīng)用于各類AI驅(qū)動(dòng)的設(shè)備與系統(tǒng)，典型場(chǎng)景包括：智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像增強(qiáng)（如華為麒麟芯片的AI拍照）、語(yǔ)音助手、AR/VR交互等；可穿戴設(shè)備，支持低功耗的本地化AI計(jì)算（如智能手表的健康監(jiān)測(cè)）。

自動(dòng)駕駛，處理傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)物體檢測(cè)、路徑規(guī)劃和決策（如特斯拉FSD芯片）。典算力需求方面，L4級(jí)自動(dòng)駕駛車輛NPU算力超1000 TOPS。

邊緣計(jì)算，如智能攝像頭，人臉識(shí)別、異常行為檢測(cè)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，本地化語(yǔ)音助手（如智能音箱的喚醒詞識(shí)別）。

數(shù)據(jù)中心，加速AI模型訓(xùn)練和推理，典型應(yīng)用如谷歌TPU（張量處理單元）。工業(yè)質(zhì)檢，推理時(shí)延壓縮至20ms內(nèi)，部署量年增120%。

典型NPU芯片有，如在移動(dòng)端有華為麒麟芯片（達(dá)芬奇NPU），用于手機(jī)AI拍照、語(yǔ)音識(shí)別等；高通Hexagon DSP+NPU（驍龍平臺(tái)），支持AI降噪、影像增強(qiáng)；蘋(píng)果神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（A/M系列芯片），F(xiàn)ace ID、Siri等功能的底層支持。

在邊緣計(jì)算和自動(dòng)駕駛側(cè)有特斯拉FSD芯片，內(nèi)置NPU處理自動(dòng)駕駛視覺(jué)模型；地平線征程芯片（BPU架構(gòu)），用于智能駕駛感知計(jì)算。

在云端，有寒武紀(jì)MLU系列，云端AI訓(xùn)練/推理加速；英偉達(dá)Grace Hopper（集成NPU模塊），大模型推理。

NPU的關(guān)鍵技術(shù)包括量化壓縮，支持INT4/INT8低精度計(jì)算，提升能效；稀疏計(jì)算，跳過(guò)零值計(jì)算，加速稀疏模型（如Pruning后的網(wǎng)絡(luò)）；編譯器優(yōu)化，專用工具鏈（如華為Ascend CANN、高通AI Engine）將框架（TensorFlow/PyTorch）模型轉(zhuǎn)換為NPU指令。

從趨勢(shì)上來(lái)看，NPU有幾個(gè)明顯的發(fā)展方向：光電融合計(jì)算，結(jié)合光子學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步提升算力和能效；神經(jīng)形態(tài)芯片，模仿生物神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更低功耗的AI計(jì)算；Chiplet技術(shù)，通過(guò)多NPU互聯(lián)提升算力（如Cerebras的Wafer級(jí)芯片）。

總的來(lái)看，NPU作為AI計(jì)算的核心硬件，正深刻改變著人工智能技術(shù)的落地方式。其高并行性、低功耗和硬件加速能力，使其成為移動(dòng)設(shè)備、自動(dòng)駕駛、邊緣計(jì)算等領(lǐng)域的首選解決方案。隨著技術(shù)演進(jìn)和市場(chǎng)需求的爆發(fā)，NPU將在未來(lái)AI生態(tài)中扮演更加重要的角色。