近年のGPUは、性能向上に伴い、消費電力と発熱の増加が避けられない状況となっています。

特にハイエンドGPUでは、300Wを超える消費電力が当たり前となり、発熱対策が重要な課題です。

本記事では、GPUの消費電力と発熱がもたらす問題を掘り下げ、性能とのトレードオフがどのように許容されるべきかを考察します。

GPUの消費電力と発熱の現状

現代のハイエンドGPUは、4Kゲーミングやリアルタイムレイトレーシングを実現するため、膨大な計算能力を必要とします。

この結果、消費電力は年々増加しており、最新のNVIDIA RTX 4000シリーズやAMD Radeon RX 7000シリーズでは、300～450Wに達するモデルも珍しくありません。

消費電力の増加は、同時に発熱の増加を意味します。GPUが高温になると、保護機能としてクロック速度を自動的に低下させる「サーマルスロットリング」が発生し、性能が大きく低下する可能性があります。

そのため、冷却性能の確保がますます重要になっています。

発熱がもたらす影響

GPUが発熱すると、ケース内の温度も上昇し、他のコンポーネント（CPUやストレージなど）の寿命や安定性に影響を与えることがあります。

特にエアフローが悪いケースでは、GPUだけでなくシステム全体の温度管理が難しくなるわけです。

さらに消費電力が増えると、家庭やオフィスでの電力コストも上昇します。特に、クリエイターやゲーマーが長時間使用する場合、そのコストは無視できないものとなります。

個人的な経験ですが、GPUを2ランクアップさせたあとに、月の電気代が6000円ほど増えたことがありました。年間にすると5～7万円程度のコスト増なので、ちょっと痛いですね。

冷却方法の進化

2024年時点でGPUの冷却は「空冷」「水冷」の2種類です。

空冷システムは、コストパフォーマンスに優れる一般的な冷却方式です。最新のGPUでは、大型ヒートシンクや複数のファンを採用し、効率的な冷却を実現しています。

ただし、高発熱のモデルでは、冷却性能を維持するためにファンの回転数が上がり、動作音が大きくなることがあります。

水冷システムは、高い冷却性能を持つ一方で、導入コストが高く、設置にも手間がかかります。特にカスタム水冷は、ハイエンドユーザー向けであり、十分な知識が必要です。

一部のメーカーは、水冷一体型のGPUを提供しており、発熱対策として注目されています。

また、近年注目されているのが「液体金属」やその他の革新技術です。

液体金属を使用した冷却は、従来のサーマルペーストよりも高い熱伝導率を提供します。さらに蒸気チャンバーや次世代の熱伝導素材が開発されており、高発熱GPUへの対応が進んでいます。

性能向上とのトレードオフをどう考えるべきか

高性能なGPUを求めるユーザーにとって、消費電力や発熱の増加は避けられない事象です。

ファンや水冷ヘッドだけで対策することは難しいので、冷却性能が十分なケースや電源ユニットを選び、総合的な冷却性能を高めることが重要です。

ハイエンドモデルを選ぶ際には、性能向上に見合った消費電力であるかを慎重に判断する必要があります。

ちなみに私の個人的な基準ですが、「消費電力の上昇は、現在使用しているグラボ×1.3倍まで」と決めています。

この範囲ならば世代交代による性能向上と消費電力の向上を天秤にかけて、何とか釣りあうかなというレベルだからです。

GPUは年々進化しているので、消費電力あたりの性能は向上しています。つまり、少し待てば「高性能で低消費電力なグラボ」は必ず出てきます。

かといって何年も待つことはできないので、苦肉の策として「現状×1.3倍まで」という基準を設けているわけです。

NVIDIAやAMDは、チップ設計の最適化やプロセス技術の微細化によって、性能と効率のバランスの改善に努めています。

今使っているグラボの性能を実現するための電力は、どんどん小さくなります。一方で私たちゲーマーはより良い性能を「早く」手に入れたいのですよね。

性能を追い求めると「コスト」があがり、コストを最小化すると「我慢する時間」が長くなると。コストか我慢かという2択を常に迫られるのが、グラボの消費電力と性能の世界です。