M5チップのNeural Acceleratorとは何かGPUコアの中にAI専用回路を1つずつ埋め込んだ理由

「Neural Accelerator」（ニューラルアクセラレーター）は、AppleがM5チップから導入した新しい演算ユニットの名前だ。紛らわしいのは、Appleのチップにはこれとは別に「Neural Engine」という、以前からある独立したAI専用チップも存在すること。両者は別物であり、この違いを理解すると、M5世代のMacやiPadが謳う「AI性能◯倍」の中身が見えてくる。

Neural Acceleratorは、独立したAI専用チップ「Neural Engine」（16コア、M5 Ultraのみ32コア）とは別に、GPUの各演算コアに1個ずつ内蔵された新しい回路だ。この設計は無印M5（10コアGPU）からM5 Pro（16〜20コアGPU）・M5 Max（32〜40コアGPU）・M5 Ultra（64〜80コアGPU）まで一貫しており、GPUコア数が増えるほどNeural Acceleratorの総数も増える。Apple公式発表によるとAI向けGPU演算性能は無印M5でM4比4倍以上・M1比6倍以上、Mac StudioのM5 MaxはM1 Max比10.7倍、M5 UltraはM1 Ultra比9.8倍としている。

Neural EngineとNeural Acceleratorの違い

Apple Siliconには元々、CPU・GPUとは独立した「Neural Engine」というAI専用の演算ブロックが搭載されてきた。M5でもこれは健在で、16コアのNeural Engineが引き続き搭載されている。

これに対しM5で新しく加わったのが、GPUの10個ある演算コアそれぞれの中に1個ずつ内蔵されたNeural Acceleratorだ。2025年10月15日のApple公式プレスリリースはこう説明している。

"M5 introduces a next-generation 10-core GPU architecture with a Neural Accelerator in each core, enabling GPU-based AI workloads to run dramatically faster, with over 4x the peak GPU compute performance compared to M4."

つまり、GPUがグラフィックス処理をしながら、AI計算もコアレベルで並行して高速化できるようになった、という設計変更になる。Apple Hardware Technologies担当上級副社長のJohny Srouji氏は同リリースでこう述べている。

"With the introduction of Neural Accelerators in the GPU, M5 delivers a huge boost to AI workloads. Combined with a big increase in graphics performance, the world's fastest CPU core, a faster Neural Engine, and even higher unified memory bandwidth, M5 brings far more performance and capabilities to MacBook Pro, iPad Pro, and Apple Vision Pro."

具体的な性能倍率

公式リリースが挙げる数字は次の通り（いずれもApple自身のベンチマーク）。

• GPUのAI向けピーク演算性能: M4比で4倍以上、M1比で6倍以上
• グラフィックス性能: M4比で最大30%向上、M1比で最大2.5倍
• 第3世代レイトレーシングエンジンにより、グラフィックス性能はM4比で最大45%向上
• CPU: 最大10コア（効率コア6＋高性能コア4）、M4比でマルチスレッド性能15%向上、「世界最速の性能コア」を謳う
• 統合メモリ帯域幅: 153GB/s（M4比で約30%増、M1比で2倍以上）
• 標準搭載メモリ容量: 32GB

製造プロセスは第3世代3ナノメートル技術。

どのデバイスに載っているか

M5チップは2025年10月15日、14インチMacBook Pro・iPad Pro・Apple Vision Proの3機種に同時搭載される形で発表された。プレスリリースは、Neural Acceleratorの用途例として具体的なアプリ名を挙げている。

• Draw Things（拡散モデルによる画像生成アプリ）
• LM Studio（ローカルLLM実行アプリ）
• webAI（ローカルLLM実行プラットフォーム）

Vision Proでは「2D写真を空間シーンに変換する」「Personaを生成する」といったAI機能が高速化されるとしている。また、Apple Intelligenceの基盤機能（Image Playground、Foundation Modelsフレームワークを使う開発者向け機能を含む）もNeural EngineとM5の統合メモリの恩恵を受けて高速化されると説明されている。

その約10ヶ月後の2026年8月25日、より上位のM5 Max・M5 UltraがMac Studioに搭載されて登場した。Mac Studio公式ページの表現は「Neural Accelerators in the GPU」で、M5 MaxはM1 Max比で最大10.7倍、M5 UltraはM1 Ultra比で最大9.8倍のAI演算性能としている（詳細はMac Studio M5 Max/Ultraの記事を参照）。base M5（4倍・6倍）とMax/Ultra（10.7倍・9.8倍）とで比較倍率の基準（M4比かM1比か、どのモデル世代同士の比較か）が異なる点には注意したい。単純に数字だけを並べて「Ultraの方が高性能」と読み違えないようにする必要がある。

Mac Studioのプレスリリース（2026年8月25日）は、最大512GBの統合メモリで「run massive models entirely on device」（巨大なモデルを完全にデバイス上で動かせる）と、ローカルでのLLM実行を前面に出している。当サイトが2026年8月27日時点で調べた範囲では、SNSでDeepSeek-V4-Flash（DeepSeekのモデルカードによると総パラメータ284B）がこれで動くという期待が広がっていた一方、このプレスリリース本文にDeepSeekの名前は無く、M5 Ultra実機での動作報告も見つからなかった。Appleが言っていることと、確かめられていないことの切り分けは「284BのDeepSeekが動く」説を一次資料で切り分けた記事にまとめている。

1台のメモリ上限を超える規模のモデルを動かしたい場合は、複数台をつなぐ選択肢もある。同じプレスリリースでAppleは、Thunderbolt 5とRDMA（リモートダイレクトメモリアクセス）で複数のMac Studioをクラスタ化でき、4台構成では単体比で最大3倍速いAI推論になるとしている（Apple自身の数値）。オープンソースの分散推論ツール「exo」でRDMAクラスタを組む条件はexoのTB5 RDMAクラスタ機能を公式READMEで確認した記事にまとめたが、同記事で確認できた実測例はM3 Ultra搭載Mac Studio 4台構成のもので、M5世代での実測ではない。

なぜコア単位に分散させたのか

Neural Engineという専用チップが既にあるのに、なぜGPUコアの中にもAI回路を分散配置したのか。プレスリリースの説明を読む限り、狙いは「GPUが元々やっている並列処理の中に、AI計算をシームレスに混ぜ込む」ことにあるようだ。拡散モデルによる画像生成やローカルLLMの推論は、GPUの並列演算資源をそのまま使うワークロードが多い。Neural EngineがCPU・GPUの外で完結した処理を担当するのに対し、Neural AcceleratorはGPUのシェーダーコアと同じ場所で動く分、グラフィックス処理とAI処理が混在するアプリ（例えば画像生成しながらプレビューを描画するようなツール）でボトルネックが生じにくくなる、という設計思想と読める。

Windows PCで同じ文脈に出てくる「NPU（ニューラル処理ユニット）」は、Microsoft Learnの開発者ガイドでは「AI 集中型プロセス用の特殊なコンピューター チップ」と説明され、「NPU は CPU および GPU と連携して動作します」とも書かれている。CPU・GPUとは別に置かれたAI専用の処理装置という説明で、両社の説明を並べると、GPUの各コアに内蔵されたNeural AcceleratorよりもAppleのNeural Engineの方がこれに近い位置づけになる（NPUとCopilot+ PCの整理はCopilot+ PCとNPUの解説記事を参照）。またローカルAI用にMacとWindowsのどちらを選ぶかは、GPUコア単位のNeural Acceleratorだけでなく、CPUとGPUが同じメモリを共有するMacの統合メモリと、GPUカード上のVRAMが上限になるWindows（NVIDIA GPU）機という、メモリの設計の違いも絡む（MacとWindows、ローカルAI機の選び方の分岐点）。

M5ファミリー全体をスペックで並べる

MacBook ProとMac Studioの公式技術仕様ページを直接確認したところ、M5 Pro搭載機は既に存在しており（前回確認時点では見つけられなかった）、Neural AcceleratorはGPUコア数が増えるファミリー全体で一貫して「コア1個につき1個」搭載されていることが分かった。

（MacBook Pro・Mac Studio公式技術仕様ページの記載を統合。M5 UltraはM5 Maxを2基つなぐUltraFusion構成であるため、Neural Engineのコア数もMaxの16コアの2倍である32コアになっている。36コア構成のsuper/performanceコアの内訳は、本記事で確認した技術仕様ページには明記されていなかった）

なお、Apple自身の仕様表記には表記ゆれがある。M5無印のCPU構成表記は「4 super cores and 6 efficiency cores」だが、M5 Pro以降は「performance cores」という語に変わっている（例: 「5 super cores and 10 performance cores」）。同じ性質のコアを指しているとみられるが、世代・製品ページによって呼び方が異なっている点は、本記事で実際にページを読み比べて気づいた点として記録しておく。

性能数値はApple自身のベンチマーク、第三者検証なし

• 本記事の性能数値はすべてApple自身が実施したベンチマークに基づく公式発表であり、独立した第三者機関やユーザーによる再現検証の数字ではない
• 「Neural Acceleratorがどのように実装された回路か（命令セットや演算精度など）」という技術的な内部構造は、今回参照した一般向けプレスリリース・技術仕様ページには記載がなく、確認できていない
• 上記の表はMacBook Pro・Mac Studioの技術仕様ページから構成できたが、Mac mini・iMacなど他製品ラインでのM5 Pro/Max搭載状況までは本記事では確認していない
• 「super cores」と「performance cores」という表記ゆれの理由（単なる呼称変更か、実際に異なる設計か）について、Apple自身の説明は技術仕様ページ上には見当たらなかった

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