私は自作PC歴10年のユーザーで、これまでにGPU分野の二大メーカー、NVIDIAやAMDのグラフィックボードを自分のパソコンに組み込んできました。

最近になって感じていることが「グラフィックボードの巨大化」で、特に一部のハイエンドモデルは、マザーボードに負担をかけるほど重量が増加しています。

今回はそんな重量級のハイエンドなグラフィックボード(グラボ)の課題とその未来について、AIと一緒に考えていきます。

ハイエンドグラフィックボードの課題と未来

ハイエンドグラボが巨大化する原因

冷却性能由来

PCパーツは、高性能なものほど計算中に発熱します。ハイエンドなグラフィックボードには冷却機能を組み込むことが必須で、冷却装置は大きくなりがちです。

GPUを提供された各ベンターは、独自のチューニングでオーバークロックを施すことが多く、これによって通常よりも発熱量が増すため、冷却性能由来の強化も必須になります。

リファレンスモデルでは2つだった冷却ファンの数が、ベンダーのオリジナルモデルでは3つに増えることもあるなど、独自設計で大型化が促進される傾向は否めません。

回路由来

グラフィックボードの心臓部であるGPUは、「製造プロセスの微細化」によって性能をアップさせてきた歴史を持ちますが、これが小型化に直結するわけではないそうです。

ダイサイズの微細化＝小型化とはならない

GPUダイが微細化されたとしても、空いた面積に「より多くの機能」を詰め込むことでダイサイズの縮小が抑制されてしまう、というのがAIの見解です。

また、微細化してもそれで発熱が収まるわけではなく、同じ面積内に集まる電力密度が増加して、熱密度の上昇を招いてしまう、という弊害も出てきます。

微細化によってダイサイズを一定の大きさに留めることはできますが、高性能なグラフィックボードのサイズが必ずしも小型化するわけではない、という結論です。

グラフィックボードを水冷化して重量とサイズを軽減する、という道もありますが、一般に敷居が高いプロセスで、お金もそれなりにかかります。

NVIDIAやAMDは、基本的に既存モデルを上回る性能を持つハイエンドなGPUを発表し続けています。このまま巨大化に歯止めをかけることはできないのでしょうか。

グラフィックボードの未来

技術的な制約と限界が近づく中で、以下のイノベーションがどれだけ実現されるかが、GPUの今後のサイズや形状に大きな影響を与えることになるとAIは考えています。

新素材の開発

現在、CPUやGPUなどの半導体はSi(シリコン)ベースで製造されています。将来的にこれを新素材へと置き換えることで、様々な問題が解決されるはずです。

AIは新素材の代表例として、グラフェンやカーボンナノチューブなどを例として挙げています。新素材の登場で半導体が大きく進化を遂げる可能性にはワクワクしますね。

チップレット設計の進展

複数のチップを集めて配置し、1つのチップのように働かせる設計をチップレット設計と呼びます。GPUは、この設計思想の面でやや遅れを取っている半導体です。

AMDはRadeon RX 7000シリーズでチップレット設計を投入しており、生産コストの削減と電力効率のアップをアピールしました。具体例はすでにあるのです。

ただし高性能計算や低レイテンシが要求される際には、NVIDIAが採用するモノリシックダイ構造の方が適している場合もあるため、判断は難しいところです。

AIソフトウェアの最適化

その仕組みにAIを採用しているNVIDIAのDLSSや、AMDのAFMFなどの、アップスケール及びフレーム生成技術が劇的に進化していく未来も十分に考えられます。

私が関心を持っているのもこの部分で、AIを活用してフレームレートを補完する技術は、グラフィックボードの物理的な制約に対処する一つの鍵となるかもしれません。

新素材と設計技術、そしてAIの進化。この三要素が上手く合致する開発が起こった場合、従来の概念を覆すグラフィックボードが誕生するはずです。

まとめ

NVIDIAのGeForce RTXシリーズが誕生して以降、凄まじい肥大化が起こってきたハイエンドグラフィックボードですが、最近この動きに変化が出ました。

RTX 5000シリーズは未来を変えるか？

2025年のCESで登場したRTX 5000シリーズのリファレンスモデルは、前世代モデルよりも薄くなったのです。ここにグラボ進化の新たな形を見ることができます。

AI性能をふんだんに取り込んだRTX 5000シリーズが、グラフィックボード肥大化の歴史に終止符を打つマイルストーン的な存在になれるのか、今後が非常に楽しみです。