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TOPS/Wとは グーグルの端末用AIチップは1ワットで2兆回、パソコンのAI処理は40TOPS超に

TOPS/Wは、1ワットで1秒間に何兆回の演算ができるかを示す指標です。グーグルの端末向けAIチップEdge TPUは4TOPSを出し、効率は1ワットあたり2TOPSです。

ポイント
  • TOPSは1秒間に1兆回単位でできる演算の回数、TOPS/Wはそれを消費電力で割った値です。
  • 電池で動く機器や、ファンを付けにくい機器のAI半導体(NPU)を比べるのに使われます。
  • グーグルのEdge TPUは4TOPSで、1TOPSあたり0.5ワット、つまり2TOPS/Wです。
  • マイクロソフトは2024年5月、40TOPS超のNPUを積むパソコンを「Copilot+ PC」として発表しました。

TOPS/Wとは、Tera Operations Per Second per Watt の略で、AI向けの半導体が1ワットの電力あたり、1秒間に何兆回の演算ができるかを表す指標です。データセンターのGPUは浮動小数点の演算の速さ(FLOPS)で語られることが多く、端末の中のAI半導体は、整数の演算を含むTOPSで語られることが多くなります。

数字の作り方

TOPSは、AIの計算の中心である「掛けて足す」演算を何回できるかを数えたものです。会社によって、1回の掛け算と足し算を2回と数えるか、どのビット幅(8ビットの整数など)で数えるかが違います。

W(ワット)も、最大の電力か、普段の電力かで変わります。このため、異なる会社のTOPS/Wは、条件をそろえないと比べられません。ビット幅を半分にすると、同じ回路で演算の回数が増えて見えることもあります。

公表された数字

端末向けAI半導体の公表値
会社・製品TOPS電力TOPS/W
グーグル Edge TPU41TOPSあたり0.5W2
ハイロ Hailo-826普段2.5W約10(計算)
クアルコム Snapdragon X シリーズのNPU45--

グーグルのEdge TPUは、画像の認識の小さなモデルMobileNet v2(224×224画素)を1回2.6ミリ秒で処理します。イスラエルのハイロはHailo-8の効率を公表していないため、表の値は26TOPSを2.5ワットで割った目安です(計算)。最大の性能と普段の電力を組み合わせた値なので、そのまま他社と比べることはできません。

パソコンへの広がり

マイクロソフトは2024年5月20日、AIの処理を端末の中でこなすパソコンの区分「Copilot+ PC」を発表しました。40TOPS超の処理ができる新しい半導体を積むと説明し、発表に合わせて、クアルコムのSnapdragon Xシリーズを積む機種を示しました。このNPUは45TOPSです。

端末で処理すれば、データセンターにデータを送らずに済み、通信の待ちもなくなります。その分、限られた電池と放熱の中で演算をこなす必要があり、TOPSの大きさと同時にTOPS/Wが問われます。

関連する用語

  • NPU:AIの計算に特化した半導体の回路です。スマートフォンやパソコンの主な半導体の中に組み込まれます。
  • ワット当たり性能:データセンターの半導体やスーパーコンピュータの効率を表す、より広い言い方です。
  • 量子化:値を8ビットや4ビットに減らして計算することです。TOPSの数え方と関わります。

この記事は公開資料をもとに作成しています。売買をすすめるものではありません。誤りを見つけたら訂正します(編集方針)。

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