夏の GPU 発熱対策！ 低コスト DIY で温度を3℃下げて寿命を延ばす方法
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はじめに
こんにちは、きまま / Easygoing です。今回は 簡単 DIY で GPU の温度を３℃下げる方法をご紹介します。
GPU は発熱する！
GPU は、PC の中で特に発熱するパーツです。
半導体は発熱するほど 寿命が短く なり、また極端に温度が高くなると保護機構が働いて 性能が大幅に低下する（サーマルスロットリング）場合があります。
夏になると GPU の温度も上がるので、なるべく簡単に温度を下げる方法を考えます。
モニタリングの環境
まずは、GPU の温度のモニタリングを行います。
ミドルタワー PC ケース
GPU：GIGABYTE GeForce RTX WINDFORCE OC 4060Ti 16GB
ComfyUI で画像生成
モニタリングに利用したソフトは MSI Afterburner で、このソフトは MSI 以外の GPU であっても 全ての機能を無料 で利用することができます。
画像生成時の GPU温度！
まず最初に、いろいろな画像生成モデルの GPU温度 と 消費電力 を測定します。
SDXL
AuraFlow
Flux.1
HiDream
SDXL は GPU 温度が高い！
今回の測定で GPU使用率 はいずれもモデルも同じ 100% ですが、SDXL は消費電力・GPU温度 ともに他と比べてかなり高くなっています。
今回使用した RTX 4060 Ti 16GB の最大消費電力は 約160W ですが、SDXL はほぼこの最大値に張り付きます。
一方で、次世代モデルの AuraFlow / Flux.1 / HiDream では、消費電力・GPU温度 ともに SDXL より2割以上低くなっています。
VRAM がボトルネック？
VRAM が 16GB の環境だと、SDXL はモデルの全てを VRAM にロードしています。
一方で、AuraFlow / Flux.1 / HiDream はモデルの容量が大きいので、モデルを分割して一部のみ VRAM にロードしています。
モデルの残りの部分は システムRAM に保持されていますが、システムRAM は VRAM と比べると転送速度が遅いので、この部分がボトルネックになり処理速度と消費電力が低下していると考えられます。
SDXL 使用時のGPU 温度を下げる
今回の測定では、SDXL で画像生成を行うとGPU 温度は 78℃ まで上昇しました。
GPU温度 の 78℃ は、短期的には GPU の動作に問題が生じる温度ではありませんが、AI用途で24時間連続 で使う場合、長期的な寿命を考えてもう少し温度を下げておきたいところです。
PC 内部の様子
今回の PC の内部は、次のようになっています。
まず、写真の上側には大きな CPU クーラーがあります。
写真の下の方には PCIEスロットがあり、ここに GPU カードが装着されています。
GPU は発熱が大きいパーツですが、PCIE スロット のサイズの制約があるため ヒートシンクの大きさは制限 されています。
バックプレートが熱くなる！
今回使用した GPUカード の裏面は、基盤を保護する 金属性のバックプレート で覆われています。
この製品はバックプレートが放熱機能も兼ねていて、GPU 使用中はこのバックプレートが手で触れないぐらい熱くなります。
この場合、バックプレートは温度的に GPU 繋がっているので、バックプレートを冷却 すれば効果的に GPU を冷やすことができます。
冷却の基本方針！
今回の冷却の基本方針は、次の通りです。
１．GPU の保証の範囲で行う
今回の GPU は、メーカー保証のついたものを新品で購入しています。
GPU の冷却するとき、ヒートシンクそのものを水冷キットなどに交換すると根本的な解決になりますが、そのために GPU のオリジナルのヒートシンクを外すと メーカーの保証が切れて しまいます。
そこで、今回は GPU 本来のヒートシンクをそのままにして、他の方法で放熱を強化します。
２．見た目は気にしない
今回の PCケース のサイドパネルはスチール製で、透明のアクリル板やガラス板ではありません。
サイドパネルを閉めると中が見えなくなるので、見た目は全く気にしません。
３．安価に
今回の冷却は、DIY で安価なパーツを追加して行います。
パーツの紹介
今回使用したパーツは次の通りです。
パーツの画像は、インターネット上に適当な画像が見つからなかったので、今回に限って Amazon のアフェリエイトリンクを利用しています。
PCケースファン
定番の PC 用ファンです。
アルミ製ヒートシンク
単純なアルミ製のヒートシンクです。様々なサイズがあるので、自分の GPU の大きさに合ったものを選びます。
シリコン熱伝導シート
放熱用の熱伝導シートです。
シリコン製の熱伝導シートは導電性もないので、PC の中でも安心して使うことができます。
１．PCケースにファンを増設
今回の PCケースは、オーソドックスなミドルタワーケースです。
PCケースにはデフォルトで１個の背面排気ファンがついていますが、前面に２個吸気ファンを増設できるので、まずはこれを増設します。
2．PC ケースに熱を逃がす！
PC の部品の中で最も放熱能力が高いのが、外気と直接触れている PC ケースです。
そこで、厚い熱伝導シート を使って GPU の バックプレート の熱を金属製の PC ケースに逃がします。
また、PC内の他の発熱するパーツ（M2.SSD・RAM・マザーボードの VRM・チップセット）も熱伝導シートつないで、PC 全体で熱が共有されるようにしておきます。
熱伝導シートを設置すると、PC ケース の該当部分が手で触れても分かるぐらいに暖かくなり、かなりの熱が逃げているのが分かります。
3．バックプレートにヒートシンクを追加する
最後に、さらにバックプレートを冷やすため、薄い熱伝導シート を載せて アルミ製ヒートシンク を追加します。
この状態で GPU の利用中にヒートシンクに触れてみると、ヒートシンクがかなり熱くなっています。
ヒートシンクを追加すると放熱が良くなるので、最初にケースファンを増設した効果はここで出てきます。
温度測定！
それでは、再び GPU 温度を測定してみます。
簡単 DIY で、GPU 温度が3℃低下して、75℃ まで下がりました。
この温度であれば、24時間の連続使用を続けても安心です！
複数の GPU の VRAM を利用する場合
ComfyUI では、ComfyUI-MultiGPU カスタムノードを使うと複数の GPU の VRAM を利用することができます。
この場合、VRAM のみ利用する GPU は消費電力が少なく、ほとんど発熱することはありません。
ComfyUI で複数の GPU を利用する場合、２番目以降の GPU の放熱を強化する必要はないでしょう。
まとめ：簡単 DIY で放熱を強化しよう！
SDXL は発熱する
熱伝導シートで熱を逃がす
アルミ製ヒートシンクを追加する
今回は簡単 DIY で GPU の放熱を強化してみました。
今回検証した RTX 4060 Ti は比較的発熱の少ないモデルですが、もっと発熱の大きい ハイエンド GPU だと冷却のメリットはさらに大きくなります。
今回は AI タスクのために冷却を強化しましたが、冷却は一般的な ゲーム用途 でももちろん効果があります。
これからの夏になると GPU 温度が上昇するので、皆さんもぜひ簡単 DIY で GPU の冷却を試してみてはいかがでしょうか？
最後までお読みいただきありがとうございます！
