kurouto_GK-RTX3060-E12GBOCWHITE

当記事では、グラフィックボード(GPU)に搭載されているメモリについて解説している。GPUメモリについて詳しく知りたいという方向けのコンテンツだ。GPUメモリは、ビデオメモリーやVRAMと呼ばれることもあるので合わせて覚えておくとよい。パソコン本体に搭載されているシステムメモリとの違いにも触れていく。

まず基本的なグラフィックボードのメモリの役割についてまとめている。その後中上級者向けにもう少し突っ込んだ内容をまとめている。具体的には、ゲーミングに必要なメモリ容量の検証やGPUメモリについてのよくある疑問についてなどだ。

GPUメモリ(VRAM)の概要(容量、規格 etc.)

GPUメモリ(VRAM)とは?

GPUメモリとは、グラフィックの処理にのみ特化したグラフィックボード搭載メモリと考えてもらえばわかりやすいと思う。グラフィックボードのスペックを見るとGPUメモリ容量が記載されていることに気付くだろう。メインメモリとは役割が異なっている。違いは後述している。ゲームプレイやWEBデザインなどグラフィック処理を行う際に、必要に応じて映像データを一時的にGPUメモリに保存して必要な処理を随時行う形になる。

映像処理をスムーズに行うためにまずグラフィックボードの処理速度が優先される。リアルタイムにたくさんの映像処理を行うと、グラフィックボードに負荷が掛かり遅延を発生させてしまう。結果的にスムーズな処理ができなくなることもある。そういうケースで負荷の軽減のためにGPUメモリが登場するというわけだ。GPUメモリ容量が大きければ大きいほどたくさんの映像に関する情報を一時的に保存でき、同時に情報処理も行ってくれる。

ゲーム向けのGeForce製グラフィックボードのGPUメモリ容量は2GB~24GBの範囲に収まる。「現行のグラフィックボード性能比較表」を見るとわかるとおり、性能が高いモデルの方がGPUメモリ容量も多くなる。GPUメモリを活用することでゲームプレイ時などに遅延が発生せず、リアルタイム描写でありながらスムーズな処理が可能になるのだ。なお、プロフェッショナル向けのNVIDIA RTXシリーズの場合最大GPUメモリ容量は48GBと大容量だ。3D CADなど大規模な処理を行う際に有効だと言える。

GPUメモリ規格

メモリ規格GDDR6XGDDR6GDDR5XHBM2
製造元MicronSamsung
Micron
Hynix
MicronSamsung
Hynix
最大キャパシティー24GB24GB16GB32GB
最大速度19 to 21 Gbps16 Gbps10 to 14 Gbps2.4 Gbps
バス幅384 bit384 bit256 bit3092 bit
電圧1.35V1.25V/1.35V1.35V1.20V
搭載モデルRTX 4090
RTX 4080
RTX 4070 Ti
RTX 3070 Tiなど
RTX 3070
RTX 3060 Ti
RX 7900 XTX
RX 7900 XTなど
GTX 1080 Ti
GTX 1080など
Radeon Ⅶ
RX Vega 64 など
GPUメモリにもシステム搭載のメモリのように規格がある。現在の主流はGDDR6XとGDDR6だ。GDDR6Xは省電力かつ性能が高いというのが特徴だ。Ada Lovelace世代においてGeForce RTX 4070以上のモデルで採用されている。Ampere世代でもRTX 3070 Ti以上の上位モデルで採用されていた。単純にメモリ容量が同じだったとしても規格が異なることでパフォーマンス面にも違いが出てくる。

GDDR6は、RTX 4060 Ti/RTX 3070以下のグラフィックボードで採用されている。AMDのRadeon RX 7000シリーズでも採用されていて、もっとも多く見る機会のある規格だと言えるだろう。AMDがより性能の高いGDDR6XではなくGDDR6を選択したのは消費電力を抑えるためだ。旧世代のGDDR5Xと比べて最大速度・バス幅共に向上していて高いパフォーマンスを期待できる。

HBM2は、旧世代のAMD製グラフィックボードで採用されていたメモリ規格だ。省電力性・パフォーマンスは高いがコスト面で不利になってしまう。元々AMDはこのHBM2へ移行する予定だった。やはりコスト面がネックとなりAMDも最新のグラフィックボードではGDDR6を搭載している。今後HBM2に移行する可能性は低いだろう。

GPUメモリ消費量の確認方法

gpusiyou

GPUメモリの消費量についてはタスクマネージャーから確認することが可能だ。タスクマネージャーを開いて、”パフォーマンス”タブのGPU 1をクリックして専用GPUメモリを確認しよう。ゲームプレイ中やアプリケーションの使用中に、どのぐらいのGPUメモリを消費しているのかを把握すればイメージしやすくなるだろう。まだ見たことがない方はぜひ試してみてほしい。

VRAMとRAMの違いとは?

メモリと聞けばゲーミングパソコン本体に搭載されているシステムメモリ(RAM)を連想しがちだ。このRAMは、CPUとストレージ(SSD・HDD)との綱渡し役で、いわゆるVRAMとはまったく異なるものとなっている。GPUメモリよりも広範囲な情報を取り扱う。

グラフィックボードに搭載されているメモリはあくまでもグラフィックに関する情報のみを保存する。GPUメモリもとても重要なパーツなので、軽視してはいけない。本体に搭載されるメモリ(メインメモリ)とは本質的に違うものになる。保持する情報に違いがあると考えれば十分だ。GPUメモリの容量が多いと下記のようなメリットがある。

GPUメモリが多いことによる恩恵

高解像度でゲームができる
高いテクスチャ環境でゲームができる
アンチエイリアス処理をしていても快適なプレイができる
高解像度の3Dグラフィックスの処理が効率的に行える

GPUメモリの役割(中上級者向け)

次にGPUメモリがどのような用途で使用されているのかを知る必要がある。かなり簡略化しているが下記のような役割がある。初心者の方や簡単に役割を知れれば十分だという方はスキップしていただいても問題ない。

テクスチャの読み込み

テクスチャの読み込みが基本的な役割となる。テクスチャとは、ものの表面の質感をリアルに表現するために貼り付ける画像のことだ。車の汚れやシミを表現したり、ビルの模様を表現したりするのに利用される。リアリティを出すために必須の技術だと言える。メモリにロードされるテクスチャのサイズは、プレイしているゲームおよびゲームにセットされている質によって異なる。

例としては、スカイリムの高解像度テクスチャでは3GBのテクスチャが含まれている。ほとんどのアプリケーションは必ずしもすべてのテクスチャがGPUメモリに残るわけではなく、動的に必要な時にテクスチャをロードしたり、アンロードしたりする。ただし、特定のシーンを描写するために必要なテクスチャは必ずメモリに保持される必要がある。

フレーム・バッファーの保持

フレーム・バッファーの保持という機能も持っている。ディスプレイに送られる前または間に画像が描写されると、そのイメージを保持するためにGPUメモリが使用されるのだ。フレームバッファとは、複数のレイヤーにあるオブジェクトを一枚にすることを指している。このように、メモリの使用量は出力する解像度やバッファーの数に依存することになる。

解像度が1920×1080×32の場合は8.3MBで、3840×2140×31の場合は33.2MBとなる。特定のアンチエイリアス処理(FSAA、MSAA、CSAA、CFAAが対象でFXAAとMLAAは対象外となる。)は描写されるべきピクセルの数が飛躍的に増加するので、それらは全体的に必要なGPUメモリの量を増加させる。

とくに描写ベースのアンチエイリアス処理ではメモリー使用量に甚大な影響を与え、サンプルサイズが増加するにつれてさらに増えることになる。追加のバッファーはさらにGPUメモリを消費する。

Zバッファーの保持

GPUメモリにはZバッファーを保持するという役割がある。Zバッファーとは、深度情報の活用によって3次元画像の表示を高速化する技術のことだ。GPUメモリにはこの深度情報を格納することになる。GPUメモリ容量が多ければより速く処理を行うことが可能だ。ゲームプレイというよりもクリエイター作業におけるメリットだと言える。プロフェッショナル向けのNVIDIA RTX Aシリーズ/NVIDIA Tシリーズは、GeForceに比べてGPUメモリ容量が多く、要求されるGPUメモリ容量多いことがわかる。

ゲーミングPCに必要なGPUメモリ容量は?

現行のグラフィックボード搭載メモリ容量一覧

型番GPUメモリ規格GPUメモリ容量
RTX 4090GDDR6X24GB
RTX 4080GDDR6X16GB
RTX 4070 TiGDDR6X12GB
RTX 4070GDDR6X12GB
RTX 4060 TiGDDR68GB
RTX 4060GDDR68GB
RTX 3090GDDR6X24GB
RTX 3080 TiGDDR6X12GB
RTX 3080 12GBGDDR6X12GB
RTX 3080 10GBGDDR6X10GB
RTX 3070 TiGDDR6X8GB
RTX 3070GDDR68GB
RTX 3060 TiGDDR68GB
RTX 3060GDDR612GB
RTX 3050GDDR68GB
GTX 1660 SUPERGDDR66GB
GTX 1660GDDR56GB
GTX 1650GDDR54GB
GTX 1060 6GBGDDR56GB
GTX 1060 3GBGDDR53GB
GTX 1050 TiGDDR54GB
GTX 1050GDDR52GB
GTX 950GDDR52GB
RX 7900 XTXGDDR624GB
RX 7900 XTGDDR620GB
RX 6750 XTGDDR612GB
RX 6650 XTGDDR68GB
RX 6500 XTGDDR64GB
RX 6400GDDR64GB
参考:【2023年】現行のグラフィックボード性能比較表

現行のフラグシップのRTX 4090になると、GPUメモリ容量が24GBと大容量だ。同様にAMDのフラグシップモデルであるRadeon RX 7900 XTXでも24GBとなる。一つ下のRTX 4080でも16GBと容量が多い。やはり時代が進むにつれてGPUメモリ容量が大きくなっていく。ここ最近はGPUメモリ負荷の高いタイトルが増えてきていて、旧世代のモデルのゲーム適性は一気に下がってしまう可能性がある。とくに高解像度でのゲームプレイを考えている方は注意しよう。

Ampere世代のフラグシップモデルであるRTX 3090も24GBだ。RTX 3070 Ti~RTX 3060 Tiまでが8GB、RTX 3060のみイレギュラーで12GB、RTX 3050が8GBとなる。RTX 3050はAmpere世代のエントリークラスのグラフィックボードで、従来モデルのGTX 1650から倍増の8GBとなる。RTX 3060では、RTX 3060 Tiの256 bitメモリバスから192 bitメモリバスへとダウングレードされている。

このダウングレードによる影響を小さくするために15 Gbpsの高速なGDDR6メモリを搭載している。メモリバンド幅画は360 GB/sでRTX 3060 Tiの20%ダウンに留まる。これらの変更によって8GBのGPUメモリを搭載できず、6GBか12GBの選択を迫られる。さすがに6GBでは価格に見合わないので、必然的に12GBを搭載することになったのだ。

前世代のGTX 1050およびGTX 950は、GPUメモリが2GBでGTX 1060以上のモデルでは2GB以上の容量を確保していることがわかる。GTX 1050 Tiは4GBメモリを搭載しているが、GTX 1060 3GBと比較すると性能は劣る。このことから大容量GPUメモリ=高い性能というわけではないと理解できるだろう。

最低限必要なGPUメモリ容量は2GBだが…

ゲームプレイを考えた際に最低限必要なGPUメモリ容量は2GBだ。Pascal世代のGTX 1050あるいはMaxwell世代のGTX 950あたりが最低ラインとなる。ここ最近はGTX 1050でもGTX 950でも性能面ではやや厳しくなってきているのは事実だ。GTX 700番台のGTX 750 Tiだと1GBだったが、2023年時点では1GBというのは通用しない時代になった。理想を言えば6GB以上を基準にしたいところだ。

現行のグラフィックボードだと、ローエンドのGeForce RTX 3050でも8GBのGPUメモリ容量を搭載している。今後は8GBあるいはそれ以上が当たり前の時代が来るだろう。旧世代ならGTX 1650で4GB、GTX 1660で6GB、RTX 2060 SUPERで8GBとなる。基本的にGPUメモリ容量は「グラフィックボードの性能に依存する」と考えておけばいいと思う。情報の蓄積量と処理速度が関係する以上、基本的に性能が高いグラフィックボードほどメモリ容量も大きくなっていく。

同じ型番でもGPUメモリ容量の異なるモデルがある

同じ型番でもGPUメモリ容量の異なるラインナップが発売されている。基本的には大容量のGPUメモリ搭載モデルは。容量の少ないモデルと比べてスペック・パフォーマンス共に高い。たとえばAmpere世代のRTX 3080ではRTX 3080 10GB搭載モデルの上位モデルとして、GPUメモリ容量が12GBのRTX 3080 12GBモデルがリリースされた。ハイエンドクラスのグラフィックボードならGPUメモリ容量が増えるのは大きなメリットだ。また、純粋にCUDAコア数が増えたり、クロック周波数が引き上げられたりとスペックの強化がされたバージョンと考えることもできる。

現行のAda Lovelace世代でも、元々はRTX 4080 16GB・RTX 4080 12GBと2種類がリリースされる予定だった。ところが、スペック差・性能差が大きいことからSNSなどで注目度が高まり、結果的にRTX 4080 12GBはRTX 4070 Tiへとリネームされた経緯がある。GPUメモリ容量違いとは言っても性能差が大きすぎるとこのような事態になってしまう。RTX 4080ならその枠組内で収める必要があるということだ。GeForce RTX 4060では8GBと16GBモデルがそれぞれリリースされる。どのぐらいの性能差があるのか気になるところだ。

Pascal世代で人気を博したGTX 1060にもGPUメモリ容量の異なるラインナップがあった。GTX 1060 6GBとGTX 1060 3GBで、GPUメモリ容量6GBの方が性能で上回っていた。ただし、ミドルクラスのモデルはそれほど恩恵があるわけではない。性能差はRTX 3080ほど顕著ではない。動画のエンコードなどのクリエイター作業では差が広がる可能性がある。AMDもRadeon RX 570のように、GPUメモリ容量が8GBと4GBといったように異なるモデルを販売していた。

それより以前のグラフィックボードの場合、メモリ容量は多い方がよいのかどうかを決めるのはより難しくなる。たとえGPUメモリが多いとしても、処理速度が遅いグラフィックボードだと結局メモリ容量をうまく活かせなくなるからだ。一例を挙げるならば基本的にGTX 760のGPUメモリは2GBだが、4GBのモデルも存在している。この2GBと4GBではどちらの性能がよいかと言われるとほぼ同等の性能と答えるのが正解だろう。

グラフィックス処理性能はそれほど高くないモデルで、GPUメモリ容量がそれほど大きな影響を与えることはないからだ。グラフィックボード自体の性能によってアッパーが決まってしまうことになる。GPUメモリ容量の使用量が大きくなるタイトルであれば、4GBバージョンのGTX 760がよいと思ってしまうかもしれない。しかしながら、事実はそうでもないこともある。というのも、性能自体はどちらもGTX 760なのだからメモリが大きくなろうと処理性能に違いはない。

容量が大きくなることによって理論上はスムーズに処理できるはずだが、処理速度が追いつかずに遅延の原因となることもある。GTX 760では元々の性能がそこまで高くないことであまり意味がないと一蹴されたが、当時のハイエンドモデルであるGTX 780 Tiがメモリ2倍となれば話は別だ。それこそGTX 780 Tiに「6GB版が出る」と話題になったように、もしも全世界で発売されていたら世界はGTX 900番台の登場前に大きな衝撃を受けただろう。

RTX 4060 Tiの登場はGPUメモリ容量に関する議論を呼んだ

msi-GeForce RTX 4060 Ti GAMING X TRIO 8G1
2023年5月にGeForce RTX 4060 Tiがリリースされたが、GPUメモリ容量の少なさで多くの議論を呼んだ。メモリバスも192 bitから128 bitへとダウングレードされてメモリバス帯域幅も狭い。確かに旧世代のGeForce RTX 3060 Tiが8GBで、下位モデルのRTX 3060では12GBだったことを考えると物足りなさがある。最低でも12GB、できれば16GBは欲しかった。今後RTX 4060 Ti 16GBもリリースされるものの$100アップは痛い。RTX 4060 Ti 8GBの価格でRTX 4060 Ti 16GBが購入できていれば、ユーザーの評価も変わったのかもしれない。

rtx4060tivram出典:(NVIDIA, 2023)

NVIDIAによると、GPUメモリ容量が少なくかつメモリ帯域幅が狭くてもパフォーマンス面には大きな影響がないということだ。L2キャッシュ容量を増やすとキャッシュヒット率が上がり、VRAMアクセスの減少を見込める。結果的にGPUメモリ容量を極端に増やす必要がない。トラフィックの減少は、メモリ帯域幅をより効率よく使用させてくれる。理論上288.0 GB/s→554.0 GB/sまで跳ね上がるのだ。フルHDにおいてそれほど影響はなさそうだが、高解像度になるとややGPUメモリがボトルネックになっているふしがある。もっともRTX 4060のターゲットがフルHDなので大きな問題ではない。

RTX 3080 12GBとRTX 3080 10GBのベンチマーク比較

ハイエンドクラスのRTX 3080になるとGPUメモリ容量の差がパフォーマンスの差につながっている。もっとも両者の場合、CUDAコア数・メモリバス・メモリバス帯域幅にも差が付けられている。GTX 1060やそれ以前のモデルよりも差が大きいと考えてよい。

Borderlands 3

boarderland3

RX 6900 XT131.0
69.9
RTX 3090122.5
70.3
RX 6800 XT121.0
64.3
RTX 3080 Ti118.1
67.8
RTX 3080 12GB114.5
65.7
RTX 3080 10GB104.8
60.5
RX 6800102.0
54.1
RTX 3070 Ti85.6
47.9
WQHD4K
RTX 3080 12GBは、RTX 3080 10GBと比べて9%前後フレームレートが向上している。より上位モデルであるRTX 3080 Tiに近いフレームレートとなる。

Far Cry 6

farcry6

RX 6900 XT139.5
84.8
RX 6800 XT134.6
81.1
RTX 3090132.5
84.0
RTX 3080 12GB131.4
82.8
RTX 3080 Ti130.2
82.2
RTX 3080 10GB121.9
75.1
RX 6800118.2
70.1
RTX 3070 Ti107.7
59.4
WQHD4K
Far Cry 6ではRTX 3080 10GBよりも8%程度フレームレートが高く、RTX 3080 Tiでさえも上回るほどだ。RTX 3090に迫るほどの高いパフォーマンスを得られる。

Watch Dogs Legion

watchdogslegion

RTX 3090102.1
64.5
RTX 3080 12GB99.8
63.0
RTX 3080 Ti98.5
62.6
RX 6900 XT97.3
57.8
RX 6800 XT93.1
54.7
RTX 3080 10GB90.1
56.3
RX 680078.1
46.3
RTX 3070 Ti77.0
44.0
WQHD4K
atch Dogs LegionでもRTX 3080 10GBと比べて10%以上フレームレートが高い。RTX 3080 Tiよりも1%以上性能が高くなっている。

GTX 1060 6GBとGTX 1060 3GBのベンチマーク比較

参考までにGTX 1060 6GB及び3GBのパフォーマンスを比較していく。基本的にGTX 1060 6GBの方が性能が高いと考えてよいだろう。ただし、やはりグラフィック処理性能が変わるわけではなく大きな差があるというわけではない。

Battlefield 4

battlefield4

GTX 1070131.2
83.6
GTX 1060 6GB95.8
60.8
GTX 98093.2
58.9
GTX 1060 3GB92.4
58.3
R9 390X85.9
57.4
RX 48070.5
45.7
フルHDWQHD
GTX 1060 6GBは、GTX 1060 3GBと比べて4%程度フレームレートが高い。フルHD環境でもWQHD環境でも差はない。そう考えると高解像度においてはそれほどGPUメモリ容量が大きなインパクトを与えるということはないようだ。

Grand Theft Auto 5

gta5

GTX 1070134.8
98.6
GTX 980101.2
73.3
GTX 1060 6GB99.1
71.9
GTX 1060 3GB94.8
68.6
R9 390X87.0
67.4
RX 48085.9
63.1
フルHDWQHD
GTX 1060 6GBは、3GB搭載モデルと比べて4%-5%程度フレームレートが高い。

Rise of the Tomb Raider

Rise Of The Tomb Raider

GTX 1070103.6
66.0
GTX 98070.2
46.4
R9 390X67.6
48.3
RX 48064.4
45.1
GTX 1060 6GB53.7
40.9
GTX 1060 3GB39.8
34.2
フルHDWQHD
Rise of the Tomb Raiderでは、6GB搭載モデルと3GB搭載モデルで大きな違いがある。フレームレートの差はフルHD環境で35%、WQHD環境では20%となる。

マーケティング手法として使われるというお話

GPUメモリの過信は禁物

GPUメモリに関してはいろいろな憶測が飛び交っている。GPUメモリ自体がビデオカードの販売メーカーによってマーケティングの道具として使われることがある。どういうことかというと、ゲーマーの多くは、何事も多ければ多いほど質がいいものと信じている。そのため各メーカーはメモリ容量の多さを強調しがちだ。メモリ容量を大きく売り出しプロモーションの強化を図る。

結果として、不必要に多くのVRAMが搭載された入門用ビデオカードをユーザーが購入してしまうのは当然かもしれない。あなたの環境でどれぐらいの性能が必要かを吟味しよう。そして、その性能を基準にグラフィックボードを選べば失敗を未然に防げる。GPUメモリ容量を基準にすることはNGとなる。Pascal世代以降のグラフィックボードではそれほど心配しなくてもよい。

GPUメモリ<グラボ性能

2GB搭載GPUが、1GB搭載GPUよりも処理性能に優れているというのは時に真実ではない。メーカーが時に安価なグラフィックボードにも多くのメモリを搭載して、多くのマージンをとるということ自体驚くことではない。多くのメモリを積んでいるグラフィックボードの方が、速くなると信じている人がいるので販売側にとってはおいしい話だ。

当然GPUメモリを増やせば販売価格を高く設定することが可能になる。ビデオカードが搭載してるメモリ容量というものは、基本的に製品のパフォーマンスに影響を与えることはない。もちろんGPUメモリ容量負荷が高くすべてのメモリを使用できる環境にある場合は例外だ。それでは多くのGPUメモリがあるのはどういうときに効果があるのだろうか。それは基本的には高解像度でのゲームプレイやクリエイティブ作業ではないかと思う。

当記事のまとめ

グラフィクボードのメモリ(GPUメモリ)とは、グラフィック情報を一時的に保存しておくためのパーツだ。GPUメモリはグラフィックボードの内部に搭載されている。美しい映像をリアルタイムに映し出すためには、メモリに情報を移して効率化する必要があるのだ。GPUメモリは本体にあるシステムメモリ(ROM)と異なるものとなっている。

GPUメモリの大きさは必ずしもゲームプレイに影響を与えないことがある。GPUメモリが多ければ多いほどよいと考えるのは、グラフィックボードを販売している側の策略かもしれない。とくにミドルクラス以下のモデルだとそれほど大きなインパクトはない。実際に容量の差を体感することはできないので深刻に考える必要はない。

一方で、RTX 4080やRTX 3080のようなハイエンドクラスのモデルになると、GPUメモリ容量の差が大きな性能差につながることがある。もちろんスペック差が大きいことも影響している。メーカー側が明らかな差別化を図っているのだ。PUメモリは補完的に考えてグラフィックボード自体のパフォーマンスを重視するのがオススメだ。

参照外部サイト