マルチGPUでローカルLLM構築を成功させるための最適なGPUの選び方

近年、ローカル環境でLLM（大規模言語モデル）を構築し、運用する需要が増えています。しかし、GPU選びに迷う方も多いのではないでしょうか？マルチGPU構成で最適なパフォーマンスを引き出すには、価格、性能、そして物理的な制約を考慮する必要があります。

この記事では、ローカル環境でのLLM構築に適したGPUの組み合わせを、具体的な例とともに解説します。また、マザーボードのPCIeスロット数、ケースの内部スペース、電源容量、冷却システムなど、注意すべき点も詳しく紹介します。

※ 本記事は筆者のアイデアを元に生成AIが自動作成したものです。必要に応じて追加の確認や調査を推奨します。

なぜマルチGPU構成が重要なのか？

ローカル環境でLLMを構築する場合、単一のGPUでは処理能力やメモリが足りないことが多く、複数のGPUを組み合わせて使うことが一般的です。マルチGPU構成にすることで、トレーニング時間の短縮や大規模なデータ処理が可能になり、より高い効率を得られます。

ただし、GPUの選び方を誤ると、思わぬボトルネックが生じたり、システム全体の安定性が損なわれる可能性もあります。そのため、GPU同士のバランスや、周辺ハードウェアとの互換性をしっかりと考えることが重要です。

まず、あなたが構築しようとしているLLMの規模や予算に応じて、最適なGPUの組み合わせを選びましょう。ここでは、いくつかの代表的な組み合わせを紹介します。

LLMのトレーニングや推論において、最高のパフォーマンスを求める場合、RTX 4090とRTX 4080 SUPERの組み合わせが非常に効果的です。

RTX 4090は圧倒的なCUDAコア数（16,384）と24GBのVRAMを持ち、非常に強力な処理能力を提供します。消費電力は450Wと高いものの、その分パフォーマンスも抜群です。
RTX 4080 SUPERは、少し下のランクに位置しますが、10,240のCUDAコア、320Wの消費電力で、非常に高いパフォーマンスを発揮します。

この組み合わせのメリットは、どちらも高性能であるため、並列処理のパフォーマンスが極めて高く、LLMの大規模なトレーニングや推論が可能です。

注意点としては、合計消費電力が770Wになるため、少なくとも1000W以上の電源ユニットが必要です。また、冷却システムも強化する必要があります。

次に、高性能とコストパフォーマンスのバランスを求めるなら、RTX 4080 SUPERとRTX 4070 Ti SUPERの組み合わせが理想的です。

RTX 4080 SUPERは先ほどの説明の通りですが、補完する形でRTX 4070 Ti SUPERを追加することで、さらにコストを抑えつつ、CUDAコア数8,448、285Wの消費電力で安定した性能を提供します。

この組み合わせは、価格対性能のバランスが良く、中規模のLLMに適しています。トレーニングのスピードや推論のスムーズさも、非常に高いレベルで実現できます。

最後に、コストを最優先に考えるなら、NVIDIA RTX A4000とRTX 4060 Tiの組み合わせを検討しましょう。

RTX A4000は16GBのVRAMを搭載し、CUDAコア数6,144と、消費電力140Wのバランスの取れたGPUです。プロフェッショナル用途でも活用されることが多く、安定した性能を提供します。
RTX 4060 Tiは、コストを抑えつつも16GBのVRAMを持ち、消費電力は165Wです。

この組み合わせは、予算が限られている場合でも、一定のパフォーマンスを発揮でき、LLMの推論や中小規模のトレーニングに適しています。

GPUの組み合わせだけでなく、ハードウェア全体の構成も考慮する必要があります。以下は、特に注意すべき点です。

マルチGPU構成では、マザーボードのPCIeスロットが複数必要です。GPUが2スロット以上占有する場合もあるため、十分なスロット数とスロット間のスペースが確保されているかを確認しましょう。特に高性能GPUはサイズが大きいため、スロット間隔が狭いと、設置が難しくなります。

ケース内部のスペースが足りないと、物理的にGPUを設置できません。RTX 4090のような大型GPUは、フルタワーケースや内部スペースが広いミドルタワーケースが必要です。

高性能GPUは消費電力が大きいため、電源ユニット（PSU）の容量が非常に重要です。消費電力が700Wを超える場合、1000W以上の電源が推奨されます。GPUだけでなく、CPUやストレージなどの他のコンポーネントも電力を消費することを忘れないでください。

マルチGPU構成では、冷却システムが非常に重要です。発熱量が増加するため、エアフローを確保できるケース選びや、場合によっては水冷システムの導入を検討する必要があります。

予算に基づいて最適なGPUを選択し、性能とコストのバランスを考慮します。高性能を求めるならRTX 4090 + RTX 4080 SUPER、コスト重視ならRTX A4000 + RTX 4060 Tiの組み合わせが良いでしょう。
マザーボードとケースの互換性を確認し、必要に応じてアップグレードを検討します。特にスロット数やスロット間のスペースには注意が必要です。
電源ユニットを確認し、必要な容量を確保します。少なくとも700W〜1000W以上の電源が必要になる可能性があります。
冷却システムを強化し、エアフローや水冷クーリングの導入を検討しましょう。マルチGPU環境では発熱が大きく、冷却システムの品質がパフォーマンスに影響します。