【2025年版】LLMのメモリ要件を徹底解説！VRAMの計算方法から軽量化のコツまで

ローカル環境で大規模言語モデル（LLM）を動かそうとした際に、

「どのくらいのスペックのPCが必要なんだろう」「VRAMやRAMという言葉は聞くけれど、具体的にどれだけ重要なの？」といった疑問に直面したことはありませんか。メモリ要件を正しく理解しないままハードウェアを選ぶと、性能不足でモデルが動かなかったり、逆にオーバースペックで無駄な投資になったりする可能性があります。

この記事では、LLMを動かす上で最も重要な「メモリ」に焦点を当て、その役割から必要な容量の計算方法、メモリ不足を解消する軽量化技術、さらには用途別のおすすめハードウェアまで、2025年最新の情報を基に網羅的に解説します。最後まで読めば、あなたの目的や予算に合った最適なLLM実行環境を、自信を持って構築できるようになるでしょう。

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LLMにおけるメモリの重要性とは？

結論として、LLMの性能を最大限に引き出す上で、メモリはエンジンそのものと言えるほど極めて重要な役割を担います。なぜなら、モデルの思考能力や応答速度、一度に扱える情報量がメモリの容量に直接依存するためです。メモリはよく「作業机の広さ」に例えられ、この机が広ければ広いほど、より多くの参考資料（モデルのパラメータ）を広げ、複雑な作業（推論処理）を効率的に行えます。（出典：LLM のテクニック: 推論の最適化をマスターする）

具体的には、LLMがテキストを生成する際には、巨大なモデルのパラメータ（数十億〜数千億）をメモリ上に展開し、さらに入力された文章の文脈（コンテキスト）を保持し続ける必要があります。もしメモリ容量が不足すると、モデルの一部しか展開できずに動作が極端に遅くなったり、最悪の場合はエラーで処理が停止してしまったりと、LLMの能力を全く活かせません。そのため、LLMを快適に利用するには、モデルの規模や用途に見合った十分なメモリ容量を確保することが不可欠なのです。

LLMで使われる2種類のメモリ：VRAMとRAM

LLMの実行環境を考える際、混同されがちなのが「VRAM」と「RAM」という2種類のメモリです。多くの構成ではGPUに搭載されたVRAMがLLM計算の主役となり、CPUが利用するRAMが補助的な役割を果たします。しかし、この役割分担は絶対ではなく、構成によって変化することを理解するのが適切なハードウェア選びの第一歩です。

VRAM（Video RAM）は、GPU（Graphics Processing Unit）専用の高速なメモリです。GPUは単純な計算を同時に数千個単位でこなす「並列処理」が非常に得意であり、LLMの複雑な計算もこの能力を駆使して行われます。VRAMは、その高速な計算処理に必要なデータを置いておくための、いわば「GPU専用の超高速作業スペース」であり、LLMの応答速度はVRAMの容量と速度に大きく左右されます。

一方で、RAM（Random Access Memory）は、PCのメインメモリとしてCPUが利用する汎用的なメモリです。LLMの実行においては、VRAM容量だけでは足りない場合にモデルの一部をRAMに待避させる「CPUオフロード」という技術で補助的に使われることがあります。ただし、RAMはVRAMに比べてデータ転送速度が遅いため、多用すると処理速度が低下します。多くのワークロードではVRAMが主要ですが、CPUオフロードや統合メモリ設計ではRAMが直接的に重要になるという点を押さえておきましょう。

図のキャプション案：VRAMとRAMの役割分担。LLMの主要計算はGPUとVRAMで行われ、RAMは補助的に利用される。

alt案：LLM実行におけるVRAMとRAMの役割を示した概念図。GPUがVRAMを使い、CPUがRAMを使う様子。

【実践】LLMに必要なメモリ容量の計算方法

LLMを動かすためにどれくらいのVRAMが必要になるかは、いくつかの要素からおおよその数値を計算できます。最も重要な要素は、モデルの「パラメータ数」と、モデルのデータを圧縮する「量子化レベル」の2つです。これらの要素を理解すれば、目当てのモデルが自分のPCで動くかどうかを事前に見積もることが可能になります。

さらに、一度に処理する文章の長さである「コンテキスト長」もメモリ消費に影響を与えます。ここでは、これらの要素を踏まえた具体的な計算方法をステップごとに見ていきましょう。

パラメータ数と精度に基づく基本計算

最も基本的なメモリ要件は、モデルのパラメータ数と、その数値を表現する「精度」から算出できます。LLMのパラメータは、多くの場合「FP16」や「BF16」（16ビット浮動小数点数）形式で扱われ、この形式では1パラメータあたり2バイトのデータ量が必要です。ここから、モデルの重み（パラメータ）を格納するための理論上の最小VRAMを算出できます。

計算式は「重みに必要なVRAM容量(GB) ≒ パラメータ数(B) × 2」です。例えば、70億（7B）パラメータを持つモデルの場合、重みだけで 7 × 2 = 14GB のVRAMが必要になります。しかし、これはあくまでモデルの重みを格納するだけのサイズです。実際の推論時には、計算の途中経過などが加わるため、余裕を見てさらに20%〜50%程度の追加VRAMを見積もる必要があります。（出典：LLM のテクニック: 推論の最適化をマスターする）

量子化レベルを考慮した計算例

前述の計算では大規模モデルを動かすのに膨大なVRAMが必要ですが、「量子化（Quantization）」という技術を使うことで、必要なメモリ量を大幅に削減できます。量子化とは、モデルの性能への影響を最小限に抑えつつ、各パラメータが使用するデータサイズ（ビット数）を小さくする圧縮技術です。例えば、16ビットのデータを4ビットに圧縮すれば、単純計算でデータサイズは4分の1になります。（出典：LLMの量子化（Quantization）とは？仕組みや手法、メリット・デメリットを解説）

現在主流の4ビット量子化モデル（例: GGUF形式のQ4_K_M）の場合、経験則として「必要なVRAM容量(GB) ≒ パラメータ数(B) × 0.6」という計算式が目安になります。この式を使えば、7Bモデルなら 7 × 0.6 = 約4.2GB、13Bモデルなら 13 × 0.6 = 約7.8GBのVRAMで動作させられる計算になり、一般的なゲーミングPCでも中規模モデルの実行が現実的になります。（出典：LLMの量子化についてざっくり完全に理解する（GGUF, GPTQ, AWQ, ExL2））

コンテキスト長がメモリに与える影響

パラメータ数と量子化レベルに加えて、コンテキスト長もメモリ使用量に影響を与える重要な要素です。コンテキスト長とは、LLMが一度に理解・処理できる文章の長さ（トークン数）のことで、長い文章を扱うほどより多くのメモリを消費します。

これは、LLMが過去の文脈を記憶するために「KVキャッシュ」と呼ばれる情報をメモリ上に保持するためです。このKVキャッシュのサイズは、コンテキスト長に比例して大きくなります。数千トークン程度の短いコンテキストであれば影響は軽微ですが、数万〜数十万トークンの長いコンテキストを扱う場合は、追加で数GBのVRAMが必要になることを考慮しておきましょう。（出典：NVIDIA TensorRT-LLM の KV キャッシュの早期再利用により、最初のトークンまでの時間を 5 倍高速化）

https://media.a-x.inc/llm-parameters

メモリ不足を解消する代表的なLLM軽量化技術

手持ちのハードウェアのVRAMが限られている場合でも、いくつかの軽量化技術を駆使することで、より大きなLLMを動かせます。代表的な技術が、すでに触れた「量子化」と、VRAMをRAMで補う「CPUオフロード」です。これらの技術は、多くのローカルLLM実行ツールでサポートされており、比較的簡単に利用できます。

これらの技術は、メモリ使用量を削減する強力な手段ですが、それぞれにメリットとデメリットが存在します。トレードオフを理解し、自身の目的や環境に合わせて適切に使い分けることが重要です。

量子化（Quantization）：精度と速度のトレードオフ

量子化は、LLMのメモリ使用量を削減するための最も効果的な技術の一つです。モデルのパラメータを表現する数値の精度を、例えば16ビットから8ビットや4ビットに下げることで、モデルファイルのサイズと実行に必要なVRAMを劇的に小さくします。4ビット量子化を適用すれば、元のモデルの4分の1程度のVRAMで済む場合もあります。

この技術の最大のメリットは、メモリ消費量を大幅に削減できる点にあります。一方で、数値を低い精度で近似するため、モデルの応答精度がわずかに低下するというトレードオフも存在します。とはいえ、近年の量子化技術の進歩により、実用上ほとんど問題にならないレベルの精度を維持できるモデルが増えており、多くのユースケースで積極的に活用されています。（出典：LLMの量子化についてざっくり完全に理解する（GGUF, GPTQ, AWQ, ExL2））

CPUオフロード：VRAM不足をRAMで補う技術

CPUオフロードは、GPUのVRAMだけでは収まりきらないLLMのモデルデータを、PCのメインメモリ（RAM）に一部分散して配置する技術です。これにより、VRAM容量を超える大規模なモデルでも、PC全体のメモリを合算して実行できるようになります。例えば、24GBのVRAMを持つGPUと64GBのRAMを搭載したPCがあれば、両方を活用してより大きなモデルを動かせます。

この技術の利点は、物理的なVRAMの制約を超えて大規模モデルを動作させられる点にあります。しかし、CPUとRAM間のデータ転送速度は、GPUとVRAM間に比べて格段に遅いという大きなデメリットがあります。そのため、RAMにオフロードするデータ量が多いほど、LLMの応答速度は顕著に低下します。速度が求められるタスクには不向きですが、時間をかけても大規模モデルを試したい場合に有効な選択肢となります。

主要ローカルLLM実行ツールとメモリ管理術

LLMをローカル環境で動かすには、専門的な知識が必要だと感じるかもしれません。しかし、現在では「Ollama」や「LM Studio」といった便利な実行ツールが登場しており、複雑な設定やメモリ管理を意識することなく、誰でも手軽にLLMを試せるようになっています。これらのツールは、モデルのダウンロードから実行、各種設定までを簡単に行えるように設計されています。

これらのツールを使いこなすことで、本記事で解説した量子化やCPUオフロードといったメモリ管理技術も、簡単な操作で適用できます。自分の環境に最適な設定を見つける上で、非常に強力な助けとなるでしょう。

Ollama：シンプルなコマンドラインツール

Ollamaは、コマンドライン（ターミナル）上で操作する、非常にシンプルで軽量なLLM実行ツールです。最大の特長は、たった一つのコマンドで好きなモデルをダウンロードし、すぐにチャットを開始できる手軽さにあります。例えば、`ollama run llama3`と入力するだけで、Meta社の最新モデル「Llama 3」が自動でダウンロードされ、対話可能な状態になります。（出典：Meta Llama 3 is now available on Ollama）

メモリ管理に関しても、Ollamaは多くの処理を自動で行ってくれるため、ユーザーが細かく意識する必要はほとんどありません。とりあえず手軽にローカルLLMを体験してみたい、という初心者の方や、シンプルな環境を好む開発者に特におすすめのツールです。

LM Studio：GUIで直感的に操作

LM Studioは、グラフィカルなユーザーインターフェース（GUI）を備えた、非常に高機能で直感的なLLM実行ツールです。モデルの検索・ダウンロード画面では、Hugging Faceなどで公開されている無数のモデルを検索し、量子化のレベル（例: Q4_K_M, Q5_K_Mなど）を選んでダウンロードできます。モデルをロードする前に、推定VRAM使用量が表示されるため、自分のPCで動かせるかを事前に判断しやすいのが大きな利点です。

さらに、モデル設定画面では、GPUに何層分のモデルをオフロードするかをスライダーで簡単に調整できるなど、メモリ管理を視覚的に行えます。チャット画面も使いやすく、複数のモデルを切り替えながら試すことも容易です。初心者から上級者まで、幅広いユーザーにとって非常に使いやすいツールと言えるでしょう。

用途別！LLM向けハードウェア選びのポイント【2025年11月版】

LLMをローカルで実行するためのハードウェアを選ぶ際は、自分が「どのサイズのモデルを、どの程度の量子化で動かしたいか」を基準に、必要なVRAM容量を確保できるGPUを選ぶことが最も重要です。2025年11月現在、コンシューマー向けGPUの性能は飛躍的に向上しており、多くの選択肢が存在します。ここでは、代表的なモデルサイズごとに、おすすめのスペック構成を紹介します。

入門スペックから、より大規模なモデルを扱うための推奨スペックまで、具体的なGPUモデル名を挙げながら解説しますので、ハードウェア選びの参考にしてください。

7B〜13Bモデルを動かす入門・中級スペック

7B（70億）から13B（130億）パラメータクラスのモデルは、コーディング支援や文章作成など、個人の生産性を高める多くのタスクで十分な性能を発揮します。これらのモデルを4-bit量子化で快適に動かす場合、VRAM要件はモデル規模や設定に依存しますが、8GBから16GBのVRAMを搭載したGPUが推奨されます。実機での検証を推奨しますが、一般的な目安として参考にしてください。

例えば、7Bモデルを4-bit量子化で運用する場合の目安は約4〜8GB、13Bモデルでは約8〜12GBです。具体的なGPUとしては、NVIDIA社の「GeForce RTX 4060 (8GB)」や「GeForce RTX 4060 Ti (16GBモデル)」などがコストパフォーマンスに優れる選択肢です。これらのGPUを搭載したゲーミングPCであれば、比較的手頃な価格で快適なローカルLLM環境を構築できます。

70Bクラスの大規模モデルを扱う上級スペック

70B（700億）パラメータを超えるような大規模モデルは、より高度な推論能力を持ち、研究開発や専門業務への活用が期待されます。これらのモデルをローカルで動作させるには、24GB以上のVRAMを持つハイエンドGPUが推奨されますが、条件次第ではそれ以下でも不可能ではありません。

代表的なGPUは、コンシューマー向け最強クラスの「GeForce RTX 4090 (24GB)」です。これ1枚で、量子化された70Bモデルを比較的快適に動かせます。さらに高度な研究や開発で、より大きなモデルや複数のモデルを同時に扱う場合は、「NVIDIA RTX 6000 Ada世代 (48GB)」のようなプロフェッショナル向けGPUや、複数のGPUをNVLinkで接続する構成が視野に入ります。

ローカル実行とクラウド利用のメモリ要件比較

LLMを利用する方法は、自前のPCで動かす「ローカル実行」だけではありません。クラウドサービス上の高性能なサーバーを時間単位でレンタルする「クラウド利用」も有力な選択肢です。メモリ要件の観点から見ると、ローカルは初期投資と物理的上限が課題になる一方、クラウドは柔軟にリソースを確保できるという大きな違いがあります。

どちらの方法が優れているかは一概には言えず、セキュリティ要件、コスト、利用したいモデルの規模など、目的によって最適な選択は異なります。ここでは、それぞれのメリット・デメリットを比較し、どのような場合にどちらが適しているかを解説します。

比較項目	ローカル実行	クラウド利用
初期コスト	高い（高性能PCの購入費）	低い（アカウント作成のみ）
ランニングコスト	低い（電気代のみ）	高い（時間単位での従量課金）
メモリの柔軟性	低い（物理的な上限あり）	非常に高い（必要な分だけ確保可能）
セキュリティ	非常に高い（データが外部に出ない）	サービス事業者に依存
手軽さ	やや手間（環境構築が必要）	非常に手軽（すぐに利用開始可能）

ローカル実行の最大のメリットは、一度環境を構築してしまえば、ランニングコストを気にせず自由に使える点と、機密情報などを外部に出すことなく処理できる高いセキュリティです。一方で、クラウド利用は、初期投資ゼロで最新・最強のGPU環境を必要な時間だけ利用できる手軽さと、メモリ容量を気にせずあらゆる大規模モデルを試せる柔軟性が魅力です。まずはクラウドで様々なモデルを試し、本格的に活用したいモデルが決まったらローカル環境を構築する、という進め方も賢い選択と言えるでしょう。

【2025年11月版】LLMメモリ技術のトレンドと将来性

LLMとそれを支えるハードウェア技術は、今も驚異的なスピードで進化を続けています。メモリ技術に関しても、より効率的に、より大容量のデータを扱うための新しいアプローチが次々と登場しています。今後の大きなトレンドとして、ハードウェアレベルでのメモリ統合と、モデルアーキテクチャの工夫による効率化という2つの方向性が注目されています。

これらの技術が普及することで、将来的には現在よりもはるかに少ないメモリ消費で、高性能なLLMを動かせるようになる可能性があります。ここでは、その代表的なトレンドを2つ紹介します。

統合メモリアーキテクチャの普及

「統合メモリアーキテクチャ」は、今後のトレンドを象徴する技術の一つです。これは、従来は別々のチップに搭載されていたCPU、GPU、そしてメモリを一つのパッケージに統合する設計で、CPUとGPUが同一のメモリ空間を共有します。これにより、VRAMとRAMの間のデータコピーに伴うオーバーヘッドを削減できるのが特長です。（出典：Appleシリコンのユニファイドメモリとは？Macのメモリは8GBで足りる？増設はできる？）

このアーキテクチャ最大の利点は、PCに搭載されている大容量のメインメモリを、GPUが直接的かつ効率的に利用できる点です。例えば、大容量の統合メモリを搭載したPCであれば、その広大なメモリ空間をフルに活用して、VRAMの物理的な容量に縛られずに巨大なLLMを動作させられます。今後、様々なプラットフォームで同様のアーキテクチャが普及していくことが期待されます。

MoEモデルにおけるメモリ効率化

モデルの構造そのものを工夫してメモリ効率を高めるアプローチも進んでいます。その代表が「MoE（Mixture of Experts）」と呼ばれるアーキテクチャです。これは、巨大な一つのモデルではなく、それぞれが特定の知識や能力を持つ「専門家（Expert）」の小規模なモデルを多数組み合わせるという考え方です。

MoEモデルでは、入力された質問に応じて、関連する専門家モデルだけが起動して処理を行います。全てのパラメータを常にメモリにロードしておく必要がないため、モデル全体の総パラメータ数が数千億に達するような巨大なモデルでも、推論時のメモリ使用量を大幅に抑えることができます。この技術により、将来的にはサーバークラスの性能を持つモデルを、コンシューマー向けのハードウェアで動かせるようになるかもしれません。

https://media.a-x.inc/llm-architecture

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まとめ：LLM メモリ要件を理解し、最適な環境を構築しよう

本記事では、ローカル環境でLLMを動かすために不可欠なメモリ要件について、多角的に解説しました。最適なLLM実行環境を構築するためには、まずこれらの基礎知識をしっかりと押さえることが重要です。

• LLMの性能はメモリ、特にVRAMの容量に大きく依存する
• 必要VRAMは「パラメータ数」「量子化レベル」「コンテキスト長」で決まる
• 量子化やCPUオフロードでメモリ不足を補うことができる
• OllamaやLM Studioなどのツールで手軽に実行できる
• ハードウェアは動かしたいモデルの規模と設定に合わせて選定する

これらの技術的な知識を武器に、ぜひあなたのPCでローカルLLMの世界に挑戦してみてください。一方で、これらの知識を実際のビジネスの現場で活用し、具体的な成果に結びつけるには、専門的なノウハウや戦略的な視点が不可欠です。「どの業務に、どのLLMを、どのように適用すれば最大の効果が得られるか」という問いに答えるのは、決して簡単ではありません。（出典：【2024年最新】AIで業務効率化！成功事例13選と活用アイデア6選）

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