Was macht einen guten KI-PC aus? Die Antwort ist komplexer als man denkt. Erst das Zusammenspiel von Hardware, Software und Design führt zu einem perfekten Ergebnis.
KI-PCs sind ein Verkaufsschlager. Laut dem Marktforschungsunternehmen Gartner werden in laufenden Jahr mehr als 54 Millionen Endgeräte dieser Klasse abgesetzt, was einem Anteil am Gesamtmarkt von 22 Prozent entspricht. Im kommenden Jahr soll sich der Marktanteil auf 43 Prozent nahezu verdoppeln. Die steigende Nachfrage nach KI-PCs ist auch die Hauptursache für die Erholung des gesamten PC-Marktes. Während die Verkaufszahlen bis zum dritten Quartal 2023 rückläufig waren, erwartet Gartner 2024 ein Wachstum gegenüber Vorjahr von 3,5 Prozent.
Die steigende Nachfrage nach KI-PCs ist nicht überraschend, schließlich nutzen immer mehr Anwendungen KI-Funktionen – vom Audioprogramm Audacity über Suiten für die Videoproduktion und Fotobearbeitung wie Adobe Creative Cloud, Vegas Pro und Luminar Neo bis hin zu Videokonferenzlösungen wie Teams und Zoom (mehr dazu in diesem Artikel). Sie alle profitieren von einem neuen Rechenmodul, der sogenannten Neural Processing Unit (NPU), die typische KI-Workloads wie Spracherkennung und Bildanalyse schneller und effizienter bearbeiten kann als herkömmliche Haupt- oder Grafikprozessoren. Die NPU wurde von Intel mit der Prozessorserie Core Ultra eingeführt. Die aktuelle Serie 2 der Core Ultra Prozessoren konnte die KI-Performance des Gesamtsystems noch einmal deutlich auf bis zu 120 TOPS (Tera Operations per Second) steigern. Erstmals befinden sich außerdem die Speichermodule auf demselben Chip wie die CPU. Das ermöglicht nicht nur dünnere und leichtere Laptops, sondern senkt auch den Stromverbrauch für den Datentransport im System um bis zu 40 Prozent.
Hohe Anforderungen an mobile KI-PCs
Bereits seit 2020 kennzeichnet Intel besonders leistungsfähige und benutzerfreundliche Notebookdesigns mit dem Label „Evo“. Um den speziellen Anforderungen an mobile KI-PCs Rechnung zu tragen, wurden die Spezifikationen für Evo im September 2024 angepasst. Die „Evo Edition Powered by Intel Core Ultra 200V Series Processors“ berücksichtigt die Leistungsmerkmale der neuen Prozessorgeneration. Geräte mit Core Ultra Series 2 Prozessoren müssen dafür mindestens folgende Eigenschaften aufweisen:
- Das Gerät muss in 1,5 Sekunden oder weniger aus dem Ruhezustand aufwachen.
- Die Akkulaufzeit muss bei typischer Nutzung mindestens elf Stunden betragen.
- Nach 30 Minuten Ladezeit muss der Akku mindestens 4,5 Stunden Laufzeit bieten.
- Das Notebook muss die Anforderungen an einen Secured-core PC erfüllen. Dazu gehören Hardware-basierte Sicherheitsfunktionen, ein Trusted Platform Module (TPM) und ein erweiterter BIOS-Schutz.
- Es muss Möglichkeiten der biometrischen Identifikation wie einen Fingerabdruck-Scanner oder Gesichtserkennung bieten. Alternativ kann auch ein per Bluetooth angebundenes Smartphone für die Authentifizierung verwendet werden.
- Die WLAN-Verbindung muss eine Übertragungsgeschwindigkeit von mehr als fünf Gigabit pro Sekunde ermöglichen, die Latenz muss zirka 60 Prozent geringer sein, als im Wi-Fi-Standard 6 vorgesehen.
- Es muss eine qualitativ hochwertige Kamera integriert sein, die beim VCX-Score (Valued Camera eXperience) mindestens einen Wert von 42 erreicht. Der Score des gemeinnützigen VCX Forums misst zahlreiche Parameter wie Dynamikumfang, Bildqualität unter verschiedenen Lichtbedingungen, Bildstabilisierung und Schärfe, um einen möglichst objektiven Vergleich verschiedener Kamerasysteme in Smartphones und Laptops zu ermöglichen.
- Das Design muss die Möglichkeiten der NPU für die Verbesserung der Audio- und Videoqualität nutzen, beispielsweise für die Geräuschunterdrückung oder die Beleuchtungsoptimierung.
Um das Evo-Label zu erhalten, muss jedes Systemdesign eine acht bis zwölf Monate dauernde Vorbereitungsphase durchlaufen. Im sogenannten „Pre-Assessment“ werden unter anderem die Komponentenliste (Bill of Materials) und die Konfigurationsparameter festgelegt. Fünf bis sechs Monate vor Produktionsstart beginnt die dreistufige Verifikationsphase. In jeder Stufe wird das Design zehn Tests unterzogen, die beispielsweise Displaygüte, Audioqualität, Ladeschnelligkeit, Bluetooth- und WLAN-Anbindung, Wärmeentwicklung und Akkulaufzeit prüfen. Nach jeder Phase wird das Design angepasst, um die geprüften Parameter zu optimieren. Erst wenn alle Kriterien erfüllt sind, kann das Gerät als Intel Evo Edition Laptop in Serie gehen.
Herausforderungen beim Notebookdesign
Als der OEM (Original Equipment Manufacturer) Asus begann, erste Prototypen mit den neuen Core Ultra 200 V Prozessoren zu testen, stieß er auf ein unerwartetes Problem: Das System brummte. Auch wenn die Geräuschentwicklung mit 28 Dezibel Maximalwert gering erschien, war sie doch inakzeptabel. Gemeinsam mit Ingenieuren von Intel machten sich die Asus-Entwickler daran, das Problem zu beheben. Im Akustiklabor von Intel konnte der Geräuschpegel genau gemessen und die Auswirkungen verschiedener Workloads sowie unterschiedlicher Hard- und Softwarekonfigurationen auf die Geräuschentwicklung in Echtzeit überprüft werden.
Schließlich führten mehrere Maßnahmen zur erfolgreichen Geräuschreduktion: Ein verändertes Platinenlayout verringerte das Rauschen um 20 Prozent, eine Optimierung des Leistungsmanagements senkte den Geräuschpegel um weitere 30 Prozent. Insgesamt benötigte das Team neun Wochen, um die Geräuschentwicklung unter die geforderten Maximalwerte zu senken.
Leisere Laptops waren nicht das einzige Ergebnis der Zusammenarbeit von Intel und ASUS. Durch ein neues Leiterplattendesign konnte zudem die Wärmeentwicklung reduziert werden und gemeinsam entwickelte Power-Management- und Energiesparfunktionen ermöglichen längere Akkulaufzeiten. Durch eine dynamischere Anpassung von Kontrast und Helligkeit ließ sich außerdem die Leuchtdichte des Bildschirms reduzieren und so zusätzlich Strom zu sparen.
Fazit: Gutes KI-PC-Design ist mehr als ein Prozessortausch
Damit Desktop-PCs und Notebooks auch wirklich halten, was das Label „KI-PC“ verspricht, müssen alle Komponenten optimiert werden – vom Platinendesign über Bildschirm, Kamera und Akku bis hin zum Betriebssystem und den Anwendungen. Dies gelingt nur, wenn Hardwarehersteller, OEMs und Softwarefirmen eng zusammenarbeiten. Kooperationen und Initiativen wie die Laborgemeinschaft von Intel und Asus oder das KI-PC-Beschleunigungsprogramm, in dem sich mehr als 100 Hardware- und Softwarehersteller zusammengeschlossen haben, sind daher unverzichtbar, um dem KI-PC zum vorhergesagten Erfolg zu verhelfen.